通过聚乙胺与分子半导体进行基于陷工程的优化,以在高温下容量储能.

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 聚合物科学 聚合物科学
• 电气工程 电气工程

背景情况:

• 基于聚乙胺 (PEI) 的介电复合材料对于储能应用至关重要.
• 对于当前的介电材料来说,高温性能仍然是一个挑战.
• 分子半导体提供了增强介电性能的潜力.

研究的目的:

• 为了提高PEI的介电能储能性能,使用分子半导体填充剂.
• 研究TCEHAQ对PEI复合材料的电性能的影响,特别是在高温下.
• 开发用于苛刻环境的高性能介电薄膜.

主要方法:

• 将5,6,12,13-四-2,9-bis(2-乙烯) 炭[2,1,9-def:6,5,10-d'e'f]二氨-1,3,8,10(2H,9H) -四 (TCEHAQ) 纳入PEI矩阵中.
• 介电性质的表征,包括分解强度,能量密度和效率.
• 在室温和150°C时对材料性能进行评估.

主要成果:

• 一种含有0.5%重量% TCEHAQ的PEI复合材料在室温下表现出600 MV/m的分解强度,比原始PEI显著增加.
• 最大放电能量密度 (Ud) 达到5.99 J/cm3,在室温下放电效率为96.5%.
• 在150°C时,0.5%重量的TCEHAQ/PEI复合材料保持了500 MV/m的分解强度, Ud为3.68 J/cm3,效率为81.0%.

结论:

• TCEHAQ有效地提高了PEI的介电储能性能,特别是在高温下.
• 添加TCEHAQ将电子固定,并减少电荷传输,改善整体介电性质.
• 这种方法为制造适用于恶劣环境的高性能,大面积介电储能膜提供了可行的途径.