聚合物基薄膜电容器的应用现状和市场分析研究

相比电池和超级电容器,介电电容器具有最高的功率密度,这一特点使其更适合高功率下的应用。聚合物基薄膜电容器具有击穿场强高、质轻、价格低廉、机械性能优异等优点,在多个应用领域展现出了极好的应用前景。介绍了介电电容器的储能机理,并对比了4种介电电容器的性能。此外,从聚合物基薄膜电容器的结构、应用领域、市场情况等方面进行阐述,对比了不同聚合物电介质组成的薄膜电容器的性能。最后,对聚合物电介质材料的未来发展趋势进行了展望。     

储能用无铅铁电陶瓷介质材料研究进展

铁电体特有的自发极化效应使其成为储能功率电容器的重要介电材料之一。铁电陶瓷的高温稳定性优于铁电聚合物,被大量用于电介质储能。整体而言,铅基铁电材料的性能优于无铅铁电材料,但大量铅元素的使用会严重危害环境和人体健康。因此,具有高性能的无铅铁电材料的研究和使用对人类健康和环境保护具有重要意义。本文从储能用无铅铁电陶瓷块体和薄膜材料两方面出发,综述了近年来国内外学者在无铅储能铁电陶瓷方面的研究进展,并对无铅铁电陶瓷在电介质储能领域的发展进行了展望。     

电介质储能陶瓷薄膜研究进展及改性方法

电介质陶瓷薄膜材料制备的储能电容器,具有充放电速率快、功率密度大以及良好的温度稳定性和循环稳定性等优势,在脉冲激光武器、心脏起搏器等军事、民用领域具有广阔的应用前景。然而,电介质电容器的储能密度相对较低,限制了其应用范围,因此如何提高其储能密度成为当前研究的重点之一。此外,电介质储能陶瓷薄膜材料种类繁多、制备工艺复杂,因此选择合适的材料体系和制备工艺至关重要。本文总结了电介质储能陶瓷薄膜材料的研究进展,重点讨论了6种类型的材料,包括线性电介质、顺电材料、铁电材料、弛豫铁电材料、超顺电材料和反铁电材料。此外,进一步总结了目前常用的提升电介质储能陶瓷薄膜材料储能性能的方法。期望本文的研究成果能够对开发新一代高性能电介质储能陶瓷薄膜提供有价值的参考。     

聚偏氟乙烯基电介质的储能性能

聚合物电介质材料具有功率密度高、充放电速度快、击穿场强高等特点,是高储能电容器的研究热点。但有限的储能密度大大限制了该类电容器在电力电子系统中的应用。本文主要介绍了国内外聚偏氟乙烯基聚合物的研究进展,并对聚合物电介质材料目前存在的问题以及发展前景进行了展望。     

微晶玻璃储能应用研究进展

储能电介质材料是制作脉冲功率电容器的核心材料,在脉冲功率电源、高功率电子器件、高能量密度武器、智能电网系统等基础科研和工程技术领域均有着广阔的前景。微晶玻璃具有很高的电击穿强度,是一类重要的电介质储能材料。本文在简要介绍储能电介质材料的性能评价参数及其相关物理意义的基础上,概述了微晶玻璃储能材料的主要制备方法及其优缺点,重点阐述了微晶玻璃储能材料的主要研究体系及其相关研究进展,最后探讨了微晶玻璃储能材料的未来发展方向及应用前景。     

基于多尺度结构与界面工程调控的高储能密度聚合物基电介质复合材料

电介质材料是决定电介质电容器储能特性的关键材料。聚合物基复合电介质因综合了聚合物基体和改性填料的独特优势已成为目前极具发展潜力的储能电介质材料。然而,当前高度集成化和小型化的能源动力系统对电介质电容器的储能性能提出了更高的要求,而改善性能的根本在于进一步提升聚合物基复合电介质的储能密度。本工作比较了不同种类聚合物基电介质复合材料的性能特征,总结了其结构特点和设计思路,从多尺度结构和界面工程调控等方面回顾了提升复合电介质储能性能的方法,包括调控填料的微观结构、构建宏观层状结构、纳米涂覆聚合物表面、聚合物分子结构设计等策略。最后,总结了当前聚合物基复合电介质材料面临的挑战和未来的发展趋势。     

多尺度柔性钛酸钡/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备及介电性能优化

介电电容器具有重量轻、充放电速度快、功率密度高等优点,在航空航天储能器件领域的作用日益凸显。采用模板法与电泳沉积法相结合制备了多尺度结构的柔性复合电介质材料钛酸钡/聚二甲基硅氧烷(BTO/PDMS),研究了其微观无序、有序结构对介电性能的影响,并通过理论模拟对其介电与介电强度性能进行了系统分析,为提高复合电介质储能密度的研究提供了理论铺垫。结果表明：当BTO含量达到10.16%(质量分数)时,复合材料的相对介电常数在1 000 Hz时提升到85 (纯PDMS的相对介电常数仅为2.75);当BTO的体积分数在5%～20%之间变化时,介电常数随BTO含量的增加呈线性增加;此外,通过调控BTO形貌的有序定向结构(如四方或蜂窝定向结构),介电性能得到提升,某些特定方向的介电强度性能显著提高;将聚偏氟乙烯(PVDF)和PDMS复合形成核壳结构,常数略有提升,填料与基体的介电性能差异减小,介电强度性能得到提升。     

电介质储能材料

<正>电介质电容器是一种通过电介质在外加电场作用下的极化以及正负电荷的分离来储存能量的储能系统。与燃料电池、锂离子电池、超级电容器等通过离子迁移或化学反应实现能量转换的化学储能系统相比,电介质电容器由于其储能过程不涉及离子迁移扩散和化学反应,充放电反应迅速,功率密度极高,在许多需要快速充放电和高功率密度的应用场景中具有突出优势。同时,     

信越膜公司首创全膜型电容器用PP膜

日本信越化学公司下属信越膜公司 (Shin EtsuFilm )在世界上首次开发出能单独构成电容器电介质材料的PP膜 ,可适于微波炉使用。这种高电压应用的介电质材料一般系由PP和纸的膜构成。新开发的膜可缩小微波炉尺寸和降低生产成本。信越膜公司的目标是在全球微波炉电容器用电介质材料市场中占有约 5 0 %的份额。据估计 ,目前全球这种电容器的年产量约为 2 0 0 0万个。尽管这种全膜型电容器的尺寸较小、生产成本较低 ,但由于单一PP膜作为电介质材料的稳定性还有不足之处 ,故这种电容器生产仍未落实。不过 ,自 2 0 0 2年年底停止电容器纸生产…     

新型碳-钛酸钡复合陶瓷膜的制备及介电性能研究

钛酸钡基陶瓷薄膜电容器以其高能量密度成为新能源领域独立动力电源和大容量储能电源的重要研究对象。本论文介绍了采用石墨纸作为电极材料、钛酸钡陶瓷作为介电材料制备陶瓷薄膜电容器的工艺,并利用石墨纸在高温环境下的渗碳来提高钛酸钡层的介电性能的方法,并研究了脱碳处理对复合材料介电性能的影响规律。制备了具有微观结构理想、介电性能优异的碳-钛酸钡复合陶瓷膜。结果表明陶瓷的晶粒大小为1μm左右,介电常数在100Hz 10V测试条件下达到3.9×105。     

巨介电材料的研究进展

随着电子工业的发展,为了满足电容器、存储器、谐振器、滤波器等重要电子器件的高性能化和尺寸微型化的需求,高介电常数材料越来越引起人们的重视。研制出新型的高介电常数材料,在宽频、宽温范围内,既具备高介电常数和低介质损耗,又有良好的频率和温度稳定性,是高容量电容器发展的需要。本文对现有的介电材料进行总结,并揭示了其巨介电机理。     

聚合物基电介质薄膜电容器研究进展

简述了聚合物基电介质薄膜电容器的研究现状，主要包括聚丙烯(PP)、聚酰亚胺(PI)以及聚偏二氟乙烯(PVDF)三大类。分析了PP,PI,PVDF三类电介质的介电及理化性质，比较了不同改性手段、加工方式、结构设计等对PP,PI,PVDF电介质电性能的提高程度。对聚合物基电介质薄膜电容器的进一步发展进行了展望。     

超级电容器材料设计有新途径

<正>近日,大连理工大学化工与环境生命学部教授邱介山领导的能源材料化工学术团队在高性能储能设备所用储能材料的研究方面取得了新进展。该团队为储能器件超级电容器电极材料的设计提供了新的技术途径。据邱介山介绍,超级电容器具有功率密度高、循环使用寿命长和安全性能优异等突出优势,在电化学储能领域的应用前景巨大。而多孔碳材料具有丰富可调的孔道结构和大比表面积等特点,是目前最为广泛使用的一类超级电容器电极材料。基于多孔     

快重离子辐照改性介电聚合物的结构演变与储能性能提升

由于薄膜电容器具有低极性,绝缘阻抗高,频率响应宽等优点,具有旁路、去耦、滤波和储能的功能,广泛应用于通信、电子、航空航天、医疗设备、新能源等行业。近年来,由于行业的发展,低介电损耗、高击穿场强与高能量密度的新型介电材料的研发变得愈发重要。采用氙重离子束对聚(偏二氟乙烯–六氟丙烯)进行辐照改性,系统地研究了辐照注量对材料微观结构、介电性能和储能性能的影响。结果表明,¹²⁹Xe²⁷⁺快重离子辐照促进了优势相变与表面交联结构形成,提高了材料的储能效率与击穿场强。同时,辐照断键提高了材料的介电常数,增强了有效极化。多种效应协同作用下,成功制备了高击穿场强(540 MV/m)、高放电能量密度(16.3 J/cm³)的辐照改性聚合物材料,为促进聚合物介质电容器的发展提供了理论与实验依据。     

高储能密度铁电薄膜电容器研究进展

综述了储能用铁电薄膜电容器的国内外研究进展。首先简要介绍了铁电材料储能的概念与其测试方法;其次分别对铁电高聚物薄膜、含铅钙钛矿铁电、反铁电薄膜和无铅钙钛矿铁电薄膜的研究进展进行了综述;最后对高储能密度铁电薄膜在今后的研究与应用中存在的问题进行了总结与展望。     

热处理对Al/Al_2O_3/BaTiO_3薄膜电容器性能的影响

钛酸钡薄膜电容器以其能量密度高、性能可靠等优点而成为新能源领域的研究对象。本文以铝片作为电极材料,预煅烧过的钛酸钡为电介质材料。采用在空气中热处理的方法,使提拉过钛酸钡的铝电极表面生成一层热氧化膜,并且通过探讨一定的热处理制度,得到最佳的氧化铝层,提高介电性能。通过介电性能分析及等效电路模拟,得出铝表面生成了热氧化膜,升温速率10℃/min、保温时间120min是制备Al/Al2O3/BaTiO3电容器的最优条件,并且在0.5Hz下介电层介电常数达到3.84×104,介电损耗为0.2801,电容器的电容值达到2.92μF。     

高电容且稳定钛酸钡基多层陶瓷电容器综述

钛酸钡基多层陶瓷电容器(BT-MLCC)的介电储能性能优异,在军民商用电子被动元件领域应用广泛.随着电子市场对BT-MLCC的性能要求日趋苛刻,尺寸小型化、电极贱金属化迫使其高电容效率及其稳定性问题成为最大的挑战难题之一.本文就BT-MLCC的高电容效率及其稳定性影响因素的研究进展进行调研总结,并介绍相关调控措施,包括...     

“高分电常数低损耗复合电介质薄膜”成果通过鉴定

由天津大学材料科学与工程系承担的天津市21世纪青年科学基金项目“高介电常数低损耗复合电介质薄膜”,日前通过了由天津市科委组织的技术鉴定。高介电常数低损耗复合电介质薄膜可用于制造大容量、小体积、高可靠性电容器。这项研究采用高介陶瓷与目前生产薄膜电容器常用的高分子材料复合的方法,利用两种材料各自的优势,制备出高介电常数、低损耗复合电介质薄膜。重点解决     

金属有机框架衍生的0维材料在超级电容器中的应用

金属-有机框架( metal-organic frameworks,MOFs)衍生的0维材料,具有比表面积大、孔隙率高、孔径可调等特点,近年来广泛用于锂离子电池、燃料电池和超级电容器等储能器件中。电极材料是决定超级电容器电化学性能的关键因素。MOFs衍生的0维材料在超级电容器中的应用具有广阔的前景。综述了MOFs衍生的0维材料在超级电容器中的研究进展,探讨了目前在该领域中存在的问题,并对其未来的发展前景进行了展望。     

组成对锆钛酸铅铁电薄膜电性能影响的研究进展

锆钛酸铅材料因具有优异的介电、压电和铁电性被广泛用于制作电容器、压电器件和铁电随机存储器等功能器件.本文综述了锆钛酸铅铁电薄膜材料中锆钛比、掺杂种类及掺量对其介电性和铁电性的影响,并提出了亟待解决的问题.