成果基本信息
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高能量密度纳米复合介电储能材料及
脉冲电容器 |
所属行业 |
新材料领域 |
应用领域 |
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产权专利 |
ZL201911156235.9 |
技术状态 |
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技术水平 |
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合作方式 |
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成果简介
(1)高介电高长径比BaTiO3和SrTiO3纳米线的可控制备:设计了具有搅拌功能的水热反应釜,采用二次
搅拌水热反应,利用不同的搅拌速率实现了对不同长度BaTiO3和SrTiO3纳米线的可控制备。本技术BaTiO3和
SrTiO3纳米线的长径比可达 100 以上,达到国际领先水平。 (2)介电陶瓷纳米颗粒(纳米线)的包覆及表面改性技术:在纳米颗粒或者纳米线表面包覆一层介质材料,
再利用多巴胺等有机物进行表面改性,改善有机无机界面特性。在高介电常数的BaTiO3纳米颗粒表面包覆一层
高度绝缘的SiO2层构建核壳结构的填料。SiO2包覆显著提升了击穿场强的同时降低了剩余极化,最终实现了可
释放储能密度和储能效率的大幅提升。
(3)复合纳米(颗粒)纤维-聚合物多级复合介电膜的大面积逐层浇注流延工艺,实现尺寸不小于 20 cm×100
cm 高质量多层介质膜制备,更接近市场应用。
(4)纳米蒸镀“自愈”性金属化电极膜技术:采用绝缘基膜预处理、纳米锌蒸镀、表面处理及二次蒸镀纳米
银及氧化银等工艺,实现“自愈”性金属化膜的制备,高压瞬间击穿后两个极片重新相互绝缘而继续工作,大幅提
高脉冲电容的可靠性。
(5)多层异质膜复合膜大面积“挤出”-“拉伸”制备技术:利用铁电层与线性层介电性能的差异实现对材料层
内局域电场分布的调控,进而实现击穿强度(界面阻碍效应)与界面极化(界面极化效应)的调控,最终实现
对多层异质复合材料储能性能优化,实现高储能密度脉冲薄膜电容的产业化
技术特点及创新点
(1)本技术的薄膜电容器储能密度提升至 10/cm3以上,从而可以将储能电容安装空间由原来的体积缩小
至现在的 1/3,或在原来的体积不变的情况下,将原来的储能量提高 3 倍。
(2)“自愈”性金属化膜,高压瞬间击穿后两个极片重新相互绝缘而继续工作,脉冲电容可靠性提高 2 倍以
上。
(3)拥有独特的材料与器件技术,专利布局完整技术壁垒高
应用前景及效益分析
可用于应用于人工智能、海洋石油天然气及地质
勘探、医疗技术、准分子激光器等领域。随着微电子、
新能源汽车等行业近些年的快速发展,电容器的市场
规模迅速扩大,每年的全球销售额达到数百亿美元