近日，中國科學院深圳先進技術(shù)研究院先進材料科學與工程研究所（籌）在電介質(zhì)儲能材料領(lǐng)域獲得新進展。該研究通過對填料粒子的設(shè)計，將具有高介電常數(shù)的鈦酸鋇粒子與具有高擊穿強度、高熱導率的氮化硼納米片進行結(jié)合，形成特殊結(jié)構(gòu)的復合粒子，與聚合物復合后可顯著提高復合材料的擊穿強度和介電儲能性能。相關(guān)論文以Significantly Enhanced Electrostatic Energy Storage Performance of Flexible Polymer Composites by Introducing Highly Insulating-Ferroelectric Microhybrids as Fillers（高絕緣-鐵電復合微粒顯著提高柔性聚合物復合材料的靜電儲能性能）為題發(fā)表在權(quán)威刊物Advanced Energy Materials（《先進能源材料》，2018, 1803204，IF=21.875）。羅遂斌高級工程師為第一作者，于淑會研究員和孫蓉研究員為通訊作者。
電介質(zhì)儲能技術(shù)具有異？斓哪芰哭D(zhuǎn)換速率，同時具有工作時間長以及環(huán)境友好等特點，目前已經(jīng)在現(xiàn)代電子電力工業(yè)如可穿戴電子、混合動力汽車、武器系統(tǒng)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著電子器件向小型化和高性能化方向的發(fā)展，迫切需要具有高儲能密度的電介質(zhì)材料。
圖(a) BT@BN復合顆粒的制備流程示意圖；(b) BT@BN復合顆粒TEM照片；(c) 復合材料擊穿強度。
為此，研究團隊將氮化硼納米片（BNNS）與鈦酸鋇（BT）納米顆粒的分散液進行混合和抽濾后，在較高溫度下處理，一定程度上熔融的BNNS將BT顆粒緊密包覆，形成復合顆粒BT@BN。結(jié)合氮化硼的高絕緣性和鈦酸鋇的高介電常數(shù)，降低PVDF復合材料的空間電荷密度和電流密度，增強鈦酸鋇的極化，獲得擊穿強度（PVDF基體的1.76倍）和電位移（580 kV/mm時電位移為9.3 μC/cm2）的顯著提高，得到高儲能密度（17.6 J/cm3, PVDF基體的2.8倍）電介質(zhì)儲能材料。
該研究工作得到了國家自然科學基金、科技部、廣東省產(chǎn)學研、先進院優(yōu)青等項目資助。
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