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材料学院
环境友好的宽温高稳性薄膜储能电容器的开发与研究
来源: 日期:2017年08月17日 17:10 点击数:

负责人:马春蕊

联系电话:

E-mail:chunrui.ma@mail.xjtu.edu.cn

所在学院:材料学院

项目简介:

1)已具备的研究基础

我们已采用磁控溅射沉积方法成功地制备和研究了环境友好的钛酸钡和铋镁锆钛氧的复合薄膜,发现其储能密度和储能效率在-100~200 °C温度区间内都表现出了良好的热稳定性,并且其宽温储能密度明显高于铅基材料在这个温度区间报道的最大值,使其成为替代铅基储能材料的最佳选择。为了降低生产成本,目前我们正在通过研究和调控薄膜的生长工艺来实现在成本低廉的Si、Ni等衬底上制备大面积、高质量、高性能的复合储能薄膜。

2)技术创新性和领先性

目前,市场上能够在-55~200 °C宽温区工作的无铅电容器只有X9R电容器,但其储能密度太低。我们通过精确调控钛酸钡和铋镁锆钛氧二者之间的比例,制备的复合薄膜不仅在-100~200 °C宽温区具有良好的稳定性,而且其储能密度是目前所有介电储能材料中报道的最大值。

3)技术成熟度、市场应用前景

在工业上利用磁控溅射沉积方法制备大面积、高质量薄膜的技术已经非常成熟。环境友好的宽温高稳性储能电容器不仅能够在毫秒甚至微秒内快速充放电,提供高的功率密度,而且还具有抗循环老化、适应恶劣环境、性能稳定等优点。更重要的是,高储能密度、宽温稳定的电容器可以省略高温冷却系统,从而大幅度地降低设备的重量和生产成本,使其在新能源发电系统、混合电动汽车的逆变设备、输电网、航天航空、石油钻井等方面具有广泛的应用前景。

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