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西安交大贾春林科学家工作室在无铅氧化物薄膜储能方面取得突破性进展

发布日期:2016/12/1 8:37:11
  

在不可再生能源日益匮乏与环境问题日益严峻的今天,用于能源存储、转换、与收集的无害材料逐渐受到全世界材料工作者的广泛关注。作为能量存储材料的一个重要分支,铁电储能材料具有充放电快速等优点在近年来的储能材料领域脱颖而出,其中储能密度、储能效率与温度稳定性是表征一个铁电储能材料性能的重要参数。

近日,西安交通大学贾春林科学家工作室刘明副教授指导的博士生孙梓雄利用射频磁控溅射技术制备出高质量的Ba0.7Ca0.3TiO3/BaZr0.2Ti0.8O3 (BCT/BZT) 多层复合薄膜并研究了其储能性能。研究表明:在多层膜总厚度一致的情况下,通过增加周期数(BCT相与BZT相之间的界面数)可以有效地提高该薄膜材料的储能密度。同时,通过计算机仿真模拟揭示界面数的增加可以有效地阻碍电流树枝的发展,从而通过提高样品击穿场强来达到材料储能密度的提高。此类多薄膜材料不仅表现出优异的室温储能特性,同时在140oC下依然保持较高的储能密度和储能效率。这将有可能实现混合动力汽车前级水冷系统摘除,大大降低生产成本和提高机电系统的微型化。同时,该项研究结果将对寻求更高储能密度提供重要的实验途径和理论依据。

上述研究成果以题目“Ultrahigh Energy Storage Performance of Lead-Free Oxide Multilayer Film Capacitors via Interface Engineering” 发表在材料类顶级期刊Advanced Materials IF=18.96)上。西安交通大学为第一作者和通讯作者单位

该研究得到国家自然科学基金重大专项与面上项目 (Nos. 51390472, 51202185 and 51372195),国家“973”项目(Nos. 2015CB654903 and 2015CB654603), 博士后基金(Nos. 2015M572554 and 2015M582649) 及中央高校基本科研业务费等的支持。

文章链接为http://dx.doi.org/10.1002/adma.201604427

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