限域共掺杂介电膜

储能密度大幅提升

通过在铁电芯层限域共掺杂BaTiO₃与Al₂O₃纳米粒子并诱导自组装，同步提升聚合物介电材料的储能密度与充放电效率，同时保持高循环稳定性。

Xing-Kun, Ma · Qi-Ze, Han · Jian-Tao, Wang · 黄雷 · Yin, Juan · 钟少龙 · Lu, Jingtong · Xin-Xin, Wang · 郭丽敏 · 毕科 · 党智敏

Nature Communications 2026

具体参数

放电能量密度

{'zh': '19.2', 'en': '19.2'} J/cm³

循环次数

{'zh': '1×10⁵', 'en': '1×10⁵'} cycles

技术优势

同时提高能量密度与效率

限域共掺杂设计使得BaTiO₃与Al₂O₃纳米粒子在铁电芯层内均匀分散并自组装，在提升介电常数的同时抑制泄漏电流，从而同步实现高储能密度与高充放电效率。

长循环稳定性好

在400 kV/mm的高电场下连续充放电10万次后性能无明显衰减，说明该材料具有优异的抗疲劳特性和长期工作可靠性。

可规模化制备

采用同轴静电纺丝结合热压工艺，该方法简单易行，有利于大面积、批量化生产高性能介电薄膜。

应用场景

• 脉冲功率电容器：高功率密度与快速充放电能力适用于脉冲电源中的储能电容。
• 柔性储能器件：聚合物基体赋予薄膜柔性，可集成于可穿戴或柔性电子器件。
• 介电薄膜电容器：该复合薄膜可直接作为电容器介质层，提升储能性能。
• 电力电子储能：高储能密度有助于缩小电力电子系统中电容器的体积和重量。
• 电动车脉冲电源：适用于电动车中需要瞬时高功率输出的脉冲电源系统。