AEM：通过具有多态极性纳米区域的填料抑制介电复合材料储能中的高温传导损耗

Nanoer-z

2025-05-14

新能源汽车和电力电子领域亟需兼具高服役温度与提升储能密度的电介质材料。传统电介质在高温下往往面临损耗增加和漏电流加剧的问题，导致能量密度与效率急剧下降。鉴于此，北京科技大学Liang Chen、中南大学Hang Luo等通过引入具有多态极性纳米区域(PNRs)的弛豫铁电体填料0.85(0.8BaTiO₃-0.2(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃)-0.15CaZrO₃(BT-BNT-CZ)，制备了超低填充量的聚醚酰亚胺(PEI)复合材料，有效抑制了高温损耗并增强了极化性能。

本文要点：

（1）BT-BNT-CZ中R-T相PNRs的共存可显著降低残余极化，提升复合材料的温度稳定性。此外，BT-BNT-CZ的高电子亲和能(3.8 eV)可作为电荷陷阱，降低复合材料中的载流子迁移率和漏电流密度。

（2）实验表明，0.5 wt.% BT-BNT-CZ/PEI复合材料较纯PEI的漏电流密度降低数个数量级，在200 °C下实现3.8 J cm⁻³的能量密度和90%的充放电效率。该材料还展现出卓越的循环稳定性，即使在200°C、300 MV m⁻¹条件下经历10⁶次充放电循环后，效率仍保持在97%以上。这项工作为开发具有优异高温电容储能性能的复合电介质提供了可规模化制备的新途径。

F. Wang, H. Qi, H. Luo, L. Chen, G. He, Y. Wan, D. Hu, X. Chen, W. Wei, D. Zhang, Suppressed High-Temperature Conduction Losses for Energy Storage of Dielectric Composites by Fillers with Polymorphic Polar Nanoregions. Adv. Energy Mater. 2025, 2500788.

https://doi.org/10.1002/aenm.202500788