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我國(guó)科學(xué)家在高密度介電儲(chǔ)能領(lǐng)域取得新突破

來源:新華社 2025-04-11 16:21 http://www.fafqdl.cn/

  記者從南京航空航天大學(xué)獲悉,該校李偉偉教授與清華大學(xué)南策文院士等共同研制出一種新型介電儲(chǔ)能材料,其能量密度是主流商用介電儲(chǔ)能材料的數(shù)十至數(shù)百倍,有望成為下一代高功率脈沖技術(shù)的核心器件。國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》4月11日在線發(fā)表了相關(guān)成果。

  李偉偉介紹,介電儲(chǔ)能電容器在生活中隨處可見,它能夠瞬間釋放能量,是名副其實(shí)的“功率倍增器”。小到集成電路板、心臟除顫儀,大到新能源汽車、風(fēng)力發(fā)電站,都有它的身影。

  目前,受傳統(tǒng)材料的電化學(xué)性質(zhì)所限,主流商用電容器存在功率密度與能量密度不可兼得的矛盾。“也就是說,雖然它們的功率密度高,但能量密度低,容易被擊穿。我們想研究一種功率密度與能量密度都高的新材料,它能在快速充放電的同時(shí)保證安全性。”李偉偉說。

  歷經(jīng)三年多的探索,研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種樹枝狀納米復(fù)合結(jié)構(gòu),并據(jù)此研制了邊長(zhǎng)5毫米的新型介電儲(chǔ)能材料樣品,其上分布著若干儲(chǔ)能單元,每個(gè)單元的直徑30微米。實(shí)驗(yàn)中,樣品瞬時(shí)放電僅需3.3微秒,充放電循環(huán)達(dá)100億次,在零下100攝氏度至零上170攝氏度的環(huán)境中,仍能穩(wěn)定工作。

  “更重要的是,樣品的能量密度達(dá)到每立方厘米215.8焦耳,而主流商用電容器的能量密度僅為每立方厘米1.2焦耳至5焦耳。”李偉偉表示,下一步團(tuán)隊(duì)計(jì)劃研制尺寸更大的硅基電容器,向著產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)穩(wěn)步邁進(jìn)。(記者陳席元)

原標(biāo)題:我國(guó)科學(xué)家在高密度介電儲(chǔ)能領(lǐng)域取得新突破
責(zé)任編輯:鄭莉莉
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