[发明专利]一种高储能密度和充放电性能的复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高储能密度和充放电性能的复合材料及其制备方法，该复合材料的化学式为(Bi_0.32Sr_0.42Na_0.2□_0.06)TiO₃/MgO，其中□表示空位。与现有技术相比，本发明不含铅，是一种环境友好型材料，与反铁电材料和其他弛豫性材料相比较，本发明公开的体系具有很大的储能密度(储能密度2.09J/cm³)和充放电性能(电流密度～1671A/cm²，功率密度～150MW/cm³)，并且具有极短的放电时间(～0.15μs)。特别地，该种材料的储能密度和充放电特性具有很好的温度稳定性。这些优良的性质有利于脉冲式电容器的应用，尤其是高温状态下的电容器的应用。

技术领域

本发明属于电介质储能材料技术领域，尤其是涉及一种高储能密度和充放电性能的复合材料及其制备方法。

背景技术

由于石油及化石燃料的储备容量有限，自然能源面临枯竭以及环境保护的压力，近年来电容器、电化学电池等能源材料备受关注。每一种材料都有劣势和优势，最大的问题是探索一种可靠、低价、储能密度高且有效的材料。电池一般具有较高的储能密度，但是由于受其载流子迁移速率的限制使得电池的功率密度较低。电池的充放电周期较长，充放电速度缓慢，且大部分电池的工作温度范围十分有限。电介质储能电容器的能量密度很高，但仍然受到储能密度较低的限制。然而，电介质储能电容器充放电速度快，能形成强大的电流，且能较好地适用高温高压的工作环境，在脉冲功率系统的使用中得到了广泛的研究与应用。

陶瓷储能电容器具有充放电速度快、适用于极端环境等优点，具有非常广的适用范围。在民用方面，在新能源的发电系统以及混合电动汽车的逆变设备中，储能电容器都是不可缺少的部分；在军事应用方面，由于其具有耐高压，且可以瞬间放电和工作在高温恶劣环境等优势，可应用于脉冲功率技术中。脉冲功率技术在国防、军事领域有重要作用，如电磁炮、坦克、舰艇推进系统、电化学发射平台等领域。