聚合物電介質電容器是先進電子設備和電網的基礎,但能量密度低,阻礙了緊湊型電氣系統的小型化。
中國科學技術大學Xiaoguang Li、Shengchun Shen和Yuewei Yin等發現高能量和強穿透性γ輻照顯著增強了聚合物電介質的電容儲能性能。
本文要點:
(1)
經γ輻照的雙軸取向聚丙烯(BOPP)薄膜在968MV m-1下表現出10.4J cm-3的極高能量密度,效率為97.3%。特別是,在600MV m-1下,經過20,000次充放電循環后,仍能可靠地保持4.06J cm-3的能量密度和98%的超高效率。在125°C時,經γ輻射的BOPP薄膜仍能提供5.88J cm-3的高放電能量密度,在770MV m-1時效率為90%。在150°C的高溫下,γ輻照的環烯烴共聚物也獲得了顯著的改善,驗證了該策略的可推廣性。實驗和理論分析表明,這種優異的性能應該與γ輻射在分子鏈中誘導的具有高電子親和力的極性官能團有關,這些官能團提供了深能量陷阱以阻止電荷傳輸。
(2)
這項工作為開發高性能聚合物電介質提供了一種簡單且普遍適用的策略。
參考文獻:
Y. Wang, Z. Bao, S. Ding, J. Jia, Z. Dai, Y. Li, S. Shen, S. Chu, Y. Yin, X. Li, γ-Ray Irradiation Significantly Enhances Capacitive Energy Storage Performance of Polymer Dielectric Films. Adv. Mater. 2024, 2308597.
DOI: 10.1002/adma.202308597
https://doi.org/10.1002/adma.202308597