
近日,福州大學材料科學與工程學院新型陶瓷研究所在電介質儲能陶瓷領域取得重要進展,題為“Giant Capacitive Energy Storage in High-Entropy Lead-Free Ceramics with Temperature Self-Check”的文章在《Advanced Materials》期刊上發表(影響因子為27.4,中科院一區)。


人工智能和大數據處理的終端是龐大的電力系統,儲能介質是其中的一個重要分支,需要具備優異的儲能特性和安全性。在高電場下,儲能介質的溫度會升高而帶來安全隱患,開發兼具超高能量密度和智能溫度自監測功能的新型儲能介質是未來發展的趨勢。高熵陶瓷電容擁有優異的儲能效率,但傳統高熵系統中構型熵與極化之間的矛盾極大地制約了儲能密度的進一步提升。
為此,本工作通過設計和調節鈣鈦礦結構的八面體傾斜和陽離子位移,采用流延成型和冷等靜壓成型相結合的工藝,制備了稀土摻雜鈦酸鉍鈉基高熵陶瓷,具有大的可回收儲能密度和超高的功率密度,以及優異的溫度穩定性。由于稀土Tm/Yb共摻雜,該高熵陶瓷還具有反常熒光負熱膨脹特性和優異的實時溫度傳感特征,進而提出了故障檢測與預警在高壓輸電線路系統中的應用概念。該研究為增強高熵儲能陶瓷的極化強度提供了可行策略,為克服終端電力系統中電容器能量密度不高和熱失控問題提供了優質的材料保障。
材料學院22級碩士研究生曾祥福為該論文第一作者,福州大學材料科學與工程學院為第一單位,論文通訊作者為吳嘯副教授。
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