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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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罕见,比亚迪“锁单”磷酸铁锂。丰元股份4月14日公告,全资子公司丰元锂能与惠州比亚迪电池有限公司签订《磷酸铁锂合作框架协议》,双方同意就2025~2028年度磷酸铁锂正极材料产品的采购、共同开发等事宜构建稳定、互信、共赢的合作伙伴关系,通过深度合作实现资源共享、优势互补,共同推动双方在新能源
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