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西安交大科研人员发现三明治结构介电储能薄膜电容器在电能存储方面具有巨大应用潜力
来源:交大新闻网 日期:2019年07月03日 09:13 点击数:

薄膜介电电容器作为一种介电存储器件,被广泛应用于各种电能存储设备中。然而,这些薄膜电容器相对较低的工作温度,限制了它们在各种极端环境下的应用。此外现有的薄膜介电电容器,由于其在高温下较低的能量存储密度,大大增加了能量装置的尺寸和成本。因此,探索和开发具有高能量密度和效率及优异热稳定性的宽温介电电容器具有极大的科学意义与应用价值。

近日,西安交通大学贾春林科学家工作室通过性能调制与结构工程,设计出一种具有高能量存储密度的三明治结构宽温介电薄膜电容器。通过调控中间层厚度,使各层之间的电势差尽可能地小,提高了三明治结构薄膜电容器的击穿场强,其室温能量存储密度高达~ 130.1 J/cm3,且充放电效率高达73.8%。同时,在-100oC到200oC温度范围内,表现出优异的宽温储能行为。该项研究结果表明三明治结构介电储能薄膜电容器在电能存储方面具有巨大的应用潜力。

上述研究成果以《通过铁电三明治结构工程实现超宽温度高能量存储密度的薄膜介电电容器》(Realization of high energy density in an ultra-wide temperature range through engineering of ferroelectric sandwich structures)为题发表在国际权威期刊《纳米能源》上(Nano Energy)。西安交通大学微电子学院博士生范巧兰为第一作者,微电子学院刘明副教授、材料学院马春蕊副教授为共同通讯作者。微电子学院贾春林教授、汪宏教授、路璐高级工程师、代艳竹工程师和马传生工程师,电子科学与工程学院王领航副教授,前沿院娄晓杰教授及西北核技术研究所汪伟参与了该工作。西安交通大学是该论文的第一作者和通讯作者单位。

该研究得到国家自然科学基金重大专项与面上项目 、国家“973”项目、国家基础研究发展计划及中央高校基本科研业务费等的支持。

论文链接为:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.05.076

6月23日,中国科技网·科技日报对上述研究成果予以报道,报道链接为http://www.stdaily.com/02/shanxie/2019-06/23/content_773562.shtml

刘明副教授主页:http://gr.xjtu.edu.cn/web/m.liu

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