近日，化學評論（Chemical Reviews）期刊發表了以“高能量密度電容用陶瓷材料的現狀與展望”為題，由英國謝菲爾德大學主導的，包括西安交大電子信息工程學院重點實驗室、中科院深圳先進技術研究所、內蒙古科技大學、澳大利亞伍倫貢大學等眾多學者的聯合研究成果。

論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c01264

文章指出，為了滿足便攜式電子產品、電動汽車和大型儲能裝置日益增長的需求，目前需要具有高能量/功率密度的材料。其中，燃料電池、電池和超級電容器的能量密度最高，但傳統的介質電容器由于其高功率密度和快速充放電速度而在脈沖功率應用中受到越來越多的關注。在介質電容器中，高能量密度的關鍵在于大的最大值但小的剩余極化（線性介質為零）和高的擊穿強度。聚合物介質電容器在室溫下提供高功率/能量密度，但高于100%°C它們不可靠，并遭受介質擊穿。因此，對于高溫應用，介質陶瓷是唯一可行的選擇。

a儲能電容應用領域

b 2010年至2020年關于儲能電容器用鉛基陶瓷、無鉛陶瓷、陶瓷多層膜和陶瓷膜的年度出版物數量

鉛基陶瓷，如摻鑭鋯鈦酸鉛，具有良好的儲能性能，但其毒性引起了人們對其在消費類應用的關注，因此需要具有優異功率密度的無鉛組合物。本文介紹了電介質儲能的基本原理，討論了提高儲能性能的關鍵因素，如通過選擇基底系統、摻雜劑和合金添加劑來控制局部結構、相組裝、介電層厚度、微觀結構、導電性和電均勻性，然后對最新技術進行了綜合評述。最后，對高功率/能量密度電容器應用中新材料的未來需求進行了評述。

編譯 YUXI