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摘要

介电储能电容器以其充放电速度快、功率密度高等优点, 在现代电子和电力系统中得到了广泛应用. 目前, 与可再生能源相关的新兴产品, 如混合动力汽车、并网光伏发电和风力发电、井下油气勘探等, 对于介电储能电容器的高温储能性能提出了更高的要求. 本文总结了近年来关于聚合物及其纳米复合电介质材料的高温介电储能研究中的代表性研究进展, 为该领域科研工作者进一步研究提供参考. 首先介绍了电介质材料储能的物理机理, 并对电介质材料的几种电导机制进行了总结和分析; 接下来介绍了目前提高聚合物基电介质材料高温储能性能的几种方法, 包括纳米复合改性和相关的层状结构设计, 以及高分子聚合物的分子结构设计和化学交联处理等; 最后对聚合物基电介质材料在高温储能应用领域中尚待解决的科学技术问题进行了讨论, 并展望了未来可能的研究方向.

关键词:

Abstract

Dielectric capacitors are widely used in modern electronic systems and power systems because of their advantages of fast charge discharge speed and high-power density. Nowadays, the new products related to renewable energy, such as hybrid electric vehicles, grid connected photovoltaic power generation and wind turbines, downhole oil, gas exploration, etc., put forward higher requirements for the energy storage capabilities of dielectric capacitors in elevated-temperature. In this review, the research progress of the polymer-based dielectrics for high-temperature capacitor energy storage in recent years is systematically reviewed to offer benefits for further study. Firstly, the physical mechanism of energy storage of dielectric materials is introduced, and several conduction mechanisms of dielectric materials are summarized and analyzed; then, several strategies to improve the high-temperature energy storage performance of polymer dielectrics are presented, including the nanocomposite modification and design of layer-structured polymer composites, and the molecular structure design and chemical crosslinking treatment of dielectric polymer. Finally the scientific and technological problems in the application of dielectric polymer and their nanocomposites for high-temperature capacitor energy storage are discussed, and a possible research direction in the future is prospected.

Keywords:

作者及机构信息

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通信作者:汪宏,wangh6@sustech.edu.cn

基金项目:深圳市科技计划(批准号: KQTD20180411143514543, JCYJ20180504165831308)、广东省重点领域研发计划(批准号: 2020B010176001)和深圳市工程研究中心项目(批准号: [2018]1433)资助的课题

Authors and contacts

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2.

Corresponding author:Wang Hong,wangh6@sustech.edu.cn

Funds:Project supported by the Science and Technology Program of Shenzhen, China (Grant Nos. KQTD20180411143514543, JCYJ20180504165831308), the Key Area R&D Program of Guangdong Province, China (Grant No. 2020B010176001), and the DRC Project of Shenzhen, China (Grant No. [2018]1433)

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