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图例说明:a.复合材料示意图。b.复合材料电击穿过程的相场模拟中,带负电Ca2Nb3O10纳米片对电树枝发展起阻碍作用。c. PVDF基复合材料与纯PVDF的储能密度与电场的关系。d.不同聚合物基纳米复合材料的击穿强度和能量密度的对比。
针对上述挑战,合作团队提出了一种普适的可行策略,即利用带负电无机填料的局域反向电场抑制二次碰撞电子的产生,从而阻碍击穿相的形成发展,进而提升复合材料击穿场强和储能密度。基于此,研究人员制备出掺入少量带负电的2维Ca2Nb3O10填料的聚偏二氟乙烯(PVDF)基复合材料,在提高其介电常数的同时,获得了极高的击穿场强(~792MV/m)和储能密度(~36.2 J/cm3),该柔性电容器的储能密度是目前已报道聚合物基复合材料中最高的,是目前最好的商用双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜电容器的18倍,甚至超过了商用电化学电容器(20-29 J/cm3)。此外,相比于PVDF基体,复合材料的杨氏模量也有明显的提高而漏电流密度依然维持在较低水平,这些分别有利于避免机电击穿与电热击穿的发生。为了进一步验证该策略的普适性,研究人员基于相场模拟和有限元计算验证了纳米片填料负电荷对抑制电击穿的重要作用,并在聚苯乙烯(PS)基复合材料中同样实现了击穿场强与储能密度的大幅提升。该项研究工作为今后高能量密度柔性电介质储能材料的实用化提供了全新的思路。
中科大合肥微尺度物质科学国家研究中心和物理学院李晓光教授、殷月伟教授以及清华大学材料学院沈洋教授为论文通讯作者。中科大博士生包志伟、侯闯明和清华大学博士生沈忠慧为论文共同第一作者。
该项研究得到了国家自然科学基金、科技部国家重点研发计划、中国科学技术大学“双一流”人才团队平台项目的资助。
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近期,多座储能电站获最新进展,北极星储能网特将2025年6月9日-2025年6月13日期间发布的储能项目动态整理如下:四川省首个全产业链工商业用户侧储能项目投运近日,四川省首个全产业链工商业用户侧储能项目——成都方鑫冷轧薄板有限公司5MW/10MWh分布式储能电站正式并网运行。项目总规模5MW/10MWh,采用
6月11-13日,思源电气携前沿储能技术、智能配用电解决方案及面向新型电力系统的创新成果,亮相2025年SNEC国际太阳能光伏与智慧能源展览会,吸引了全球参展观众的广泛关注。创新驱动打造可靠安全的储能体系储能技术作为新能源发展的关键支撑,一直是思源电气重点投入的研发方向。在本次展会上,思源电气
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