基于夹层结构各层协同优化的聚合物基复合介质储能性能

作     者：冯宇 高强 岳东 朱博 迟庆国 陈庆国 

作者机构：哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室 哈尔滨理工大学电气与电子工程学院 

出 版 物：《高电压技术》 (High Voltage Engineering)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金(52177017) 

主　　题：聚合物基复合介质 共混 核壳结构 夹层结构 储能性能 

摘      要：近年来，聚合物基纳米复合介质因其具有可塑性强和功率密度大且稳定性好等优点而受到广泛关注。但由于其自身能量密度小且耐击穿能力有限，不能满足现代电气化时代高精密储能器件的要求。为了获得兼具高击穿强度和高储能密度的聚合物基复合介质，本研究设计了一种新的夹层结构，将铁电聚合物聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯)(PVTC)与线性聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)共混作为外部绝缘层，将具有高介电常数的核壳结构BT@AO@PDA纳米纤维添加到PVTC中作为中间极化层，构筑的正向夹层结构(绝缘层-极化层-绝缘层)实现了击穿强度和介电常数的协同提升。其中，PMMA质量分数为25 wt%的PMMA/PVTC复合介质和3 wt% BT@AO@PDA/PVTC复合介质构成的正向夹层结构在562.7 MV/m电场下获得了17.25 J/cm3的高储能密度，并且具有优异的充放电循环稳定性和1.42 μs的超快放电速率。本工作为制备高储能柔性介质薄膜电容器提供了一种简便且有效的策略。