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  • 深圳先进院在电介质储能材料领域获进展
    来源:本站 发布时间:2019-04-01 点击数:132

    近日,中国科学院深圳先进技术研究院先进材料科学与工程研究所(筹)在电介质储能材料领域获得新进展。该研究通过对填料粒子的设计,将具有高介电常数的钛酸钡粒子与具有高击穿强度、高热导率的氮化硼纳米片进行结合,形成特殊结构的复合粒子,与聚合物复合后可显著提高复合材料的击穿强度和介电储能性能。相关论文以Significantly Enhanced Electrostatic Energy Storage Performance of Flexible Polymer Composites by Introducing Highly Insulating-Ferroelectric Microhybrids as Fillers(《高绝缘-铁电复合微粒显著提高柔性聚合物复合材料的静电储能性能》)为题发表在Advanced Energy Materials(《先进能源材料》,2018, 1803204)上。高级工程师罗遂斌为第一作者,研究员于淑会和孙蓉为通讯作者。

      电介质储能技术具有异常快的能量转换速率,同时具有工作时间长以及环境友好等特点,目前已经在现代电子电力工业如可穿戴电子、混合动力汽车、武器系统等领域得到广泛应用。随着电子器件向小型化和高性能化方向的发展,迫切需要具有高储能密度的电介质材料。

      为此,研究团队将氮化硼纳米片(BNNS)与钛酸钡(BT)纳米颗粒的分散液进行混合和抽滤后,在较高温度下处理,一定程度上熔融的BNNSBT颗粒紧密包覆,形成复合颗粒BT@BN。结合氮化硼的高绝缘性和钛酸钡的高介电常数,降低PVDF复合材料的空间电荷密度和电流密度,增强钛酸钡的极化,获得击穿强度(PVDF基体的1.76倍)和电位移(580 kV/mm时电位移为9.3 μC/cm2)的显著提高,得到高储能密度(17.6 J/cm3, PVDF基体的2.8倍)电介质储能材料。

      该研究工作得到国家自然科学基金、科技部、广东省产学研、先进院优青项目等资助。

      论文链接 

     

    (a) BT@BN复合颗粒的制备流程示意图;(b) BT@BN复合颗粒TEM照片;(c) 复合材料击穿强度。