西安交大:获得陶瓷电容器储能密度最高值

  • 2020年06月18日
  • 作者: 徐卓、李飞课题组

    徐卓、李飞课题组

    徐卓、李飞课题组,西安交通大学电信学部

    西安交通大学电信学部

图片来源:互联网

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近日,西安交通大学电信学部徐卓、李飞课题组基于钙钛矿晶体电致伸缩效应的各向异性特点,提出了一种新的设计思路,即通过控制晶粒取向,降低陶瓷电容器在强场下所产生的应变和应力,避免微裂纹和拉伸应力所导致的陶瓷击穿,从而提高其击穿电场强度和储能密度,获得目前已知陶瓷电容器的最高值。相关成果于6月15日在线发表于《自然—材料》。

作为一种重要的储能电子元件,陶瓷电容器具有放电功率高、温度稳定性好和循环寿命长等优点,在先进电子和电力系统中起着至关重要的作用,特别是在脉冲功率技术领域有着不可替代的应用。当前,电子器件正向小型化、轻型化方向发展,这也对陶瓷电容器的储能密度提出了更高的要求。

研究人员介绍,为了实现这一想法,课题组通过近2年的技术攻关,首次合成了取向的钛酸锶模板,进而,利用流延—模板法成功制备了织构度达91%的高质量取向钛酸锶铋钠多层织构陶瓷电容器,大幅降低了陶瓷在强场下的电致应变,提高了击穿电场,获得了高达21.5 J cm-3的储能密度,也是目前已知陶瓷电容器的最高值。

另外,该项研究提出的材料设计思路,可广泛应用于其他电子功能陶瓷,如基于电卡效应的固态制冷陶瓷等,提高它们在强场条件下工作的稳定性和可靠性。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41563-020-0704-x

来源:《中国科学报》

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