我国科学家在高密度介电储能领域取得新突破

新华社记者 陈席元

记者从南京航空航天大学获悉，该校李伟伟教授与清华大学南策文院士等共同研制出一种新型介电储能材料，其能量密度是主流商用介电储能材料的数十至数百倍，有望成为下一代高功率脉冲技术的核心器件。国际顶级学术期刊《科学》4月11日在线发表了相关成果。

李伟伟介绍，介电储能电容器在生活中随处可见，它能够瞬间释放能量，是名副其实的“功率倍增器”。小到集成电路板、心脏除颤仪，大到新能源汽车、风力发电站，都有它的身影。

目前，受传统材料的电化学性质所限，主流商用电容器存在功率密度与能量密度不可兼得的矛盾。“也就是说，虽然它们的功率密度高，但能量密度低，容易被击穿。我们想研究一种功率密度与能量密度都高的新材料，它能在快速充放电的同时保证安全性。”李伟伟说。

历经三年多的探索，研究团队设计出一种树枝状纳米复合结构，并据此研制了边长5毫米的新型介电储能材料样品，其上分布着若干储能单元，每个单元的直径30微米。实验中，样品瞬时放电仅需3.3微秒，充放电循环达100亿次，在零下100摄氏度至零上170摄氏度的环境中，仍能稳定工作。

“更重要的是，样品的能量密度达到每立方厘米215.8焦耳，而主流商用电容器的能量密度仅为每立方厘米1.2焦耳至5焦耳。”李伟伟表示，下一步团队计划研制尺寸更大的硅基电容器，向着产业化的目标稳步迈进。