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工作室研究人员在介质储能电容器领域取得重要进展

发布日期:2018/8/3 17:03:10
  

随着科学技术的持续发展与能源危机的不断加剧,新能源技术已经成为产业界与学术界研究的热点领域,而能源存储技术作为其重要组成部分受到了强烈关注。在各种能源存储技术中,介质储能电容器因具有超高的功率密度、极快的充放电速度和较低的制造成本等方面的优势,而在电能存储领域具有广泛的应用前景。储能密度、效率与热稳定性是衡量与评估介质储能电容器性能优异与否的重要参数。如何开发具有优异综合储能性能且热稳定性良好的介质储能电容器已经成为一个目前亟需攻克的研究难点。

近日,西安交通大学汪宏教授课题组通过畴工程调控,开发设计出一种具有高储能密度、高储能效率与优异热稳定性的BaTiO3-Bi(Mg0.5Zr0.5)O3无铅弛豫铁电储能材料。该工作在多重尺度上系统研究了Bi(Mg0.5Zr0.5)O3的添加对BaTiO3基体材料在晶体结构、晶粒尺寸、介电性能与宏观极化状态、击穿场强等方面的影响,尤其是在纳米尺度对BaTiO3-Bi(Mg0.5Zr0.5)O3体系畴结构及其电场动力学的深入探索,为今后弛豫铁电储能材料的研究提供了理论依据。最终,汪宏教授课题组在BaTiO3-Bi(Mg0.5Zr0.5)O3无铅弛豫铁材料中得到了2.9J×cm-3的储能密度与86.8%的储能效率,这是目前报道的无铅陶瓷材料中最优的综合储能性能。同时,该材料在30~150oC的温度范围内表现出优异的热稳定性。

上述研究成果以题目“Simultaneously achieved temperature-insensitive high energy density and efficiency in domain engineered BaTiO3-Bi(Mg0.5Zr0.5)O3 lead-free relaxor ferroelectrics”在线发表在国际著名期刊Nano EnergyIF=13.12)。西安交通大学电信学院博士生袁启斌为本文的第一作者,汪宏教授与讲师姚方周博士为本文的共同通讯作者,西安交通大学为本文的第一署名单位,清华大学与南方科技大学为本文合作单位。该研究工作是汪宏教授课题组在电介质储能领域多项研究成果发表在Advanced MaterialsAdvanced Functional MaterialsNano EnergyJournal of Materials Chemistry A等国际著名期刊后的又一重要成果。

该研究得到国家自然科学基金面上项目(No.61471290, 61631166004)、国家“973”项目(No.2015CB654603)、国家重点研发项目(No:2017YFB0406303)等的支持。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.07.055


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