高储能聚丙烯基复合电介质的设计、制备与性能调控研究
发布时间：2021-01-06 07:35
随着电子电气工业的发展和电子能源系统的高性能需求,有机薄膜电介质电容器因其微/纳秒级的充放电速度、宽广的温谱和频谱稳定性、优异的耐压和柔韧特性而受到人们的高度关注。当今广泛研究的电介质薄膜大多采用铁电类聚合物（如聚偏氟乙烯（PVDF）及其共聚物）作为基体,由于其本征的铁电性损耗,这类复合电介质均具有难以克服的充放电效率低、发热集中易击穿等问题;而利用具有线性充放电特性的非极性聚合物（如聚丙烯（PP））作为复合电介质基体,又具有介电常数（ε）低（2.2）、加工制备困难、复合电介质微观均匀性和界面特性难以控制等缺点。因而如何实现纳米复合电介质薄膜ε和电击穿强度（Eb）的协同提升是实现其储能密度提升的关键,也是当前电极化储能研究领域的热点和难点。综上所述,本课题以核-壳结构纳米钛酸钡填充的PP基复合电介质薄膜为研究对象,以提升其储能密度为目的,采用理论分析、实验探究及计算模拟相结合的研究方法,以“微观结构——宏观性能——功能应用”逐级调控为研究主线,从以下方面开展研究:（1）选用纳米钛酸钡（BaTiO3,BT）为无机填料粒子,通过表面引发原子自由基聚合（ATRP）方法,...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
介电电介质和电容器元件的各种应用[7]
1绪论3图1.2电容器极板间富集电荷并形成内电场示意图[2]Figure1.2Schematicdiagramofchargeaccumulationandformationofinternalelectricfieldbetweencapacitorplates[2]电介质科学的发展给储能介质电容器带来具有较大的提升空间，研发高储能密度的电介质的关键是改善其储能特性。由于电介质的差异性，电容器可以分为铝电解电容器（AluminumElectrolyticCapacitor）、钽电解电容器（TantalumElectrolyticCapacitor）、陶瓷电容器（CeramicCapacitor）和薄膜电容器（FilmCapacitor）四大类。纵观电容器的发展历程，从1876年英国人D.斐茨杰拉德发明纸制电容器，到1900年意大利人L.隆巴迪发明瓷介电容器，后来又发展了电解电容，到如今随着石化行业的发展，产生了如聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、PP、聚苯乙烯（PS）及聚碳酸脂（PC）薄膜等丰富多样的有机合成薄膜[18]。为了减小电容器的体积，有机介质薄膜电容器器逐渐替代纸介电容器。相比于其他电容器，它具有优异的频率特性、高纹波电流承受力、耐高压、耐高温及冲击性能好等优点，是一种重要的电子元件。依据薄膜电介质种类的差异，有机介质电容又被分为聚乙酯电容（又称Mylar电容）、PP电容、PS电容、聚酯电容（涤纶电容）和聚碳酸电容。以常见的聚酯膜和PP膜电容器为例，用金属箔或蒸镀金属化薄膜做电极，然后经过分切、卷绕、压扁、喷金、赋能、焊接和封装等工序，制备成电容器件；在电介质性能上，聚酯膜工作温度范围宽、ε高、电容量稳定性高、正温度系数、绝缘电阻高、自愈性好及容积比高。PP薄膜相对于聚酯薄膜而言，具有更高的介电强度、负温度系数较孝极低的高频损耗、高频率稳定性、高绝缘电阻和极低的介质吸收系数等优势。表1.1是常见电容器的类型及优缺点。目前，我国?
西安科技大学全日制工程硕士学位论文4表1.1常见电容器类型及优缺点Table1.1Commoncapacitortypesandtheiradvantagesanddisadvantages电容器类型优点缺点电解电容铝电解电容容量大、价格低温度和频率特性差、寿命短钽电解电容体积孝容量大、温度范围宽、频率特性好、寿命长耐压低、成本高陶瓷电容耐热、绝缘、抗腐、频率特性好、价格低容量孝机械强度低薄膜电容稳定、温度范围宽、无极性、抗脉冲力强、寿命长、高频特性好容量孝价格高1.2.2电介质储能电介质电介质储能电介质是指能在其中建立静电场并且在电场中极化，实现能量存储特性的物质。极化指的是电介质分子中正、负电荷中心在外电场作用下发生相对位移，而产生电偶极矩的物理现象。由于化学键能够限制电介质中电荷的迁移，共价键和离子键都可起到束缚电荷的作用，因此以共价键（如C=C键）和共价性离子键（如Si-O键）为基础构成的无机和有机化合物是电介质材料的重要骨架。图1.3常用储能器件的功率密度及能量密度比较Figure1.3Comparisonofpowerdensityandenergydensityofcommonenergystoragedevices
本文编号：2960185
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
介电电介质和电容器元件的各种应用[7]
1绪论3图1.2电容器极板间富集电荷并形成内电场示意图[2]Figure1.2Schematicdiagramofchargeaccumulationandformationofinternalelectricfieldbetweencapacitorplates[2]电介质科学的发展给储能介质电容器带来具有较大的提升空间，研发高储能密度的电介质的关键是改善其储能特性。由于电介质的差异性，电容器可以分为铝电解电容器（AluminumElectrolyticCapacitor）、钽电解电容器（TantalumElectrolyticCapacitor）、陶瓷电容器（CeramicCapacitor）和薄膜电容器（FilmCapacitor）四大类。纵观电容器的发展历程，从1876年英国人D.斐茨杰拉德发明纸制电容器，到1900年意大利人L.隆巴迪发明瓷介电容器，后来又发展了电解电容，到如今随着石化行业的发展，产生了如聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、PP、聚苯乙烯（PS）及聚碳酸脂（PC）薄膜等丰富多样的有机合成薄膜[18]。为了减小电容器的体积，有机介质薄膜电容器器逐渐替代纸介电容器。相比于其他电容器，它具有优异的频率特性、高纹波电流承受力、耐高压、耐高温及冲击性能好等优点，是一种重要的电子元件。依据薄膜电介质种类的差异，有机介质电容又被分为聚乙酯电容（又称Mylar电容）、PP电容、PS电容、聚酯电容（涤纶电容）和聚碳酸电容。以常见的聚酯膜和PP膜电容器为例，用金属箔或蒸镀金属化薄膜做电极，然后经过分切、卷绕、压扁、喷金、赋能、焊接和封装等工序，制备成电容器件；在电介质性能上，聚酯膜工作温度范围宽、ε高、电容量稳定性高、正温度系数、绝缘电阻高、自愈性好及容积比高。PP薄膜相对于聚酯薄膜而言，具有更高的介电强度、负温度系数较孝极低的高频损耗、高频率稳定性、高绝缘电阻和极低的介质吸收系数等优势。表1.1是常见电容器的类型及优缺点。目前，我国?
西安科技大学全日制工程硕士学位论文4表1.1常见电容器类型及优缺点Table1.1Commoncapacitortypesandtheiradvantagesanddisadvantages电容器类型优点缺点电解电容铝电解电容容量大、价格低温度和频率特性差、寿命短钽电解电容体积孝容量大、温度范围宽、频率特性好、寿命长耐压低、成本高陶瓷电容耐热、绝缘、抗腐、频率特性好、价格低容量孝机械强度低薄膜电容稳定、温度范围宽、无极性、抗脉冲力强、寿命长、高频特性好容量孝价格高1.2.2电介质储能电介质电介质储能电介质是指能在其中建立静电场并且在电场中极化，实现能量存储特性的物质。极化指的是电介质分子中正、负电荷中心在外电场作用下发生相对位移，而产生电偶极矩的物理现象。由于化学键能够限制电介质中电荷的迁移，共价键和离子键都可起到束缚电荷的作用，因此以共价键（如C=C键）和共价性离子键（如Si-O键）为基础构成的无机和有机化合物是电介质材料的重要骨架。图1.3常用储能器件的功率密度及能量密度比较Figure1.3Comparisonofpowerdensityandenergydensityofcommonenergystoragedevices
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