立方体状SrTiO₃粉体/聚偏氟乙烯电介质复合薄膜的储能性能

来源：复合材料学报杂志2023年第8期北京时间：

作者：刘少辉, 王娇, 王菲菲, 王远,

摘要：高工作场强、高储能效率的电介质储能材料对提高电力设备的性能、减小电力设备体积具有重要影响。采用混合碱法制备出立方体状SrTiO₃粉体作为陶瓷填料，采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)表面包覆改性对立方体状SrTiO₃粉体进行表面处理，利用流延法制备出了均匀的聚偏氟乙烯(PVDF)电介质复合薄膜。系统研究了表面PVP包覆改性立方体状SrTiO₃粉体对PVDF电介质复合薄膜介电性能和储能密度的影响。结果表明：混合碱法制备出的SrTiO₃粉体的形貌为立方体状，尺寸为 200~400 nm，粒径分布比较均匀，PVP的官能团和立方体状SrTiO₃粉体的表面建立起共价的相互作用，在立方体状SrTiO₃粉体表面形成PVP包覆层，可以有效防止立方体状SrTiO₃粉体在PVDF电介质复合薄膜中的团聚，同时PVP包覆层可以改善立方体状SrTiO₃粉体在PVDF聚合物中分散和结合情况。PVDF电介质复合薄膜具有良好的介电性能和耐击穿性能，PVDF电介质复合薄膜的介电常数随着填充量的增加而增加，当立方体状SrTiO₃粉体填充量为40vol%时，电介质复合薄膜的介电常数为34.9。PVDF电介质复合薄膜的储能密度随着填充量的增加而先增加后降低，当表面PVP包覆改性处理立方体状SrTiO₃粉体的填充量为5vol%时，电介质复合薄膜的储能密度达5.3 J/cm³。

关键词：钛酸锶, 复合薄膜, 储能性能, 介电性能, 表面改性, 聚偏氟乙烯(PVDF),