中國儲能網訊：從南京航空航天大學獲悉，該?？蒲袌F隊聯袂中外學者創(chuàng)新研發(fā)出儲能密度較高的新型納米復合薄膜儲能器件，儲能密度可達215.8焦/立方厘米。相關成果4月11日發(fā)表于國際學術期刊《科學》。
論文第一作者、南京航空航天大學博士后劉亞靜介紹，目前廣泛應用的儲能器件包括鋰電池、超級電容器、介電儲能器件等。其中介電儲能器件憑借其功率密度高、充放電速度快、使用壽命長、高溫穩(wěn)定性好等優(yōu)點，適用于可以瞬時釋放高電能的使用場景。在起搏器、電動汽車、電網、可再生能源等領域，介電儲能器件展現出廣闊的應用前景。
“但長期以來，介電材料的儲能密度顯著低于鋰電池等主流儲能技術，成為限制其進一步應用的瓶頸所在?！眲嗢o介紹，“為介電儲能器件施加電場過強時，器件材料的絕緣性被破壞，電子會像‘失控’一樣大量流動，瞬間形成導電通路，導致電流劇增，可能引發(fā)短路或器件損壞，所以，研發(fā)能耐受電擊穿的介電儲能器件至關重要?！?/span>
在此次研究中，團隊創(chuàng)新性地在寬禁帶絕緣介電材料中采用“樹枝狀納米極性結構”的設計策略，構建了納米復合薄膜模型體系。
▲DNP結構設計與預測。圖片來源：南京航空航天大學官網
“在復合結構中，寬禁帶絕緣介電材料的帶隙比傳統(tǒng)材料更寬，因此更耐高壓、高溫，儲能性能也更強。而樹枝狀的結構，又可以阻擋電擊穿過程中電束的擊穿路徑，所以器件更耐高壓?！眲嗢o介紹。
科研團隊在研究中發(fā)現，他們構建的長寬為5毫米、厚為100納米的介電儲能器件，在7.4兆瓦/厘米的電場下，儲能密度可達215.8焦/立方厘米，這刷新了介電儲能領域國際最高紀錄。同時，該器件具備80.7%的儲能效率，在-100℃至170 ℃寬溫區(qū)范圍及1010次疲勞循環(huán)測試下，仍保持穩(wěn)定性能。
“此次研究為高性能儲能器件開發(fā)提供了創(chuàng)新性策略?！眲嗢o表示，未來，研究團隊也將研制尺寸更大的硅基介電儲能器件，為產業(yè)應用提供理論支撐。
