作者:李媛 来源:中国科学报 发布时间:2025/9/1 16:20:24
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解锁电容器储能新范式

 

近日,西安交通大学电信学部电子科学与工程学院教授周迪团队在电介质储能领域取得重要进展。团队提出了一种极化玻璃态策略,为推动电介质储能电容器及其相关功能的发展提供了一个可行的范式。该研究成果发表在《自然通讯》。

多层陶瓷电容器(MLCCs)凭借其高功率密度、快速充放电特性和固态储能安全性等突出优势,已成为支撑新能源、电力电子、国防军工及高端脉冲功率系统等领域发展的关键核心元器件。当前,随着智能电网、新能源汽车、电磁武器以及航空航天等领域对脉冲功率储能器件在复杂工况下性能稳定性与可靠性要求的不断提升,如何在保证器件小型化和高能量密度的同时,实现其在宽温域、高电场以及长循环服役条件下的稳定运行,成为电介质储能领域研究的前沿热点。

极化玻璃态策略优化储能特性示意图。西安交通大学供图

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针对上述问题,西安交通大学电信学部电子科学与工程学院周迪教授团队基于构型熵工程调控铁电储能新理念,提出了一种极化玻璃态(Polar Glass State,PGS)策略,旨在打破局部铁电有序,将极性纳米微区(PNRs)转化为晶胞尺度的极化单元,从而增强晶胞范围内的总极性位。

团队通过抑制由局部自由能最小化所驱动的有序化过程,避免了材料进一步平衡并转变为纳米尺度的极性微区。在高电场作用下,该策略不仅能够保持了较大的饱和极化强度,同时有效减小了剩余极化,这对于同时实现较大的储能密度(Wrec)和电场不敏感的储能效率(η)具有重要意义。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-025-61936-2

 
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