近日，化學評論（Chemical Reviews）期刊發(fā)表了以“高能量密度電容用陶瓷材料的現(xiàn)狀與展望”為題，由英國謝菲爾德大學主導的，包括西安交大電子信息工程學院重點實驗室、中科院深圳先進技術(shù)研究所、內(nèi)蒙古科技大學、澳大利亞伍倫貢大學等眾多學者的聯(lián)合研究成果。

論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c01264

文章指出，為了滿足便攜式電子產(chǎn)品、電動汽車和大型儲能裝置日益增長的需求，目前需要具有高能量/功率密度的材料。其中，燃料電池、電池和超級電容器的能量密度最高，但傳統(tǒng)的介質(zhì)電容器由于其高功率密度和快速充放電速度而在脈沖功率應(yīng)用中受到越來越多的關(guān)注。在介質(zhì)電容器中，高能量密度的關(guān)鍵在于大的最大值但小的剩余極化（線性介質(zhì)為零）和高的擊穿強度。聚合物介質(zhì)電容器在室溫下提供高功率/能量密度，但高于100%°C它們不可靠，并遭受介質(zhì)擊穿。因此，對于高溫應(yīng)用，介質(zhì)陶瓷是唯一可行的選擇。

a儲能電容應(yīng)用領(lǐng)域

b 2010年至2020年關(guān)于儲能電容器用鉛基陶瓷、無鉛陶瓷、陶瓷多層膜和陶瓷膜的年度出版物數(shù)量

鉛基陶瓷，如摻鑭鋯鈦酸鉛，具有良好的儲能性能，但其毒性引起了人們對其在消費類應(yīng)用的關(guān)注，因此需要具有優(yōu)異功率密度的無鉛組合物。本文介紹了電介質(zhì)儲能的基本原理，討論了提高儲能性能的關(guān)鍵因素，如通過選擇基底系統(tǒng)、摻雜劑和合金添加劑來控制局部結(jié)構(gòu)、相組裝、介電層厚度、微觀結(jié)構(gòu)、導電性和電均勻性，然后對最新技術(shù)進行了綜合評述。最后，對高功率/能量密度電容器應(yīng)用中新材料的未來需求進行了評述。

編譯 YUXI