科技日報訊（記者金鳳）記者5月13日從南京航空航天大學(xué)獲悉，該�？蒲袌F(tuán)隊聯(lián)手中外學(xué)者創(chuàng)新研發(fā)出儲能密度較高的新型納米復(fù)合薄膜儲能器件，其儲能密度可達(dá)215.8焦/立方厘米，刷新介電儲能密度國際最高紀(jì)錄。相關(guān)論文發(fā)表于《科學(xué)》。
論文第一作者、南京航空航天大學(xué)博士后劉亞靜介紹，目前廣泛應(yīng)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，介電儲能器件具有功率密度高、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(wǎng)、可再生能源等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊應(yīng)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(shù)，這成為限制其進(jìn)一步應(yīng)用的瓶頸�！眲嗢o介紹，“為介電儲能器件施加的電場過強(qiáng)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(dǎo)電通路，導(dǎo)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(guān)重要�！�
此次研究中，團(tuán)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(jié)構(gòu)”設(shè)計策略，構(gòu)建了納米復(fù)合薄膜模型體系。
“在復(fù)合結(jié)構(gòu)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(qiáng)。而樹枝狀的結(jié)構(gòu)，又可以阻擋電擊穿過程中電束的擊穿路徑，讓器件更耐高壓�！眲嗢o說。
團(tuán)隊構(gòu)建的長寬為5毫米、厚度為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(dá)215.8焦/立方厘米，刷新了介電儲能密度國際最高紀(jì)錄。同時，該器件具備80.7%的儲能效率，在零下100攝氏度至零上170攝氏度寬溫區(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(tuán)隊將研制尺寸更大的硅基介電儲能器件，為產(chǎn)業(yè)應(yīng)用提供理論支撐。
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