摘要: 新世纪以来，我国进入全面建设小康社会的发展阶段，科技兴国成为这个时代的新号角。电介质电容器具有功率密度高、充放电效率快、柔韧性好等优点从各类储能器件中脱颖而出。但是目前电介质电容器较低的放电能量密度和较大的漏电损耗，限制了它们的进... 展开 新世纪以来，我国进入全面建设小康社会的发展阶段，科技兴国成为这个时代的新号角。电介质电容器具有功率密度高、充放电效率快、柔韧性好等优点从各类储能器件中脱颖而出。但是目前电介质电容器较低的放电能量密度和较大的漏电损耗，限制了它们的进一步应用。近年来科研人员对电介质领域不断拓展，提出将无机填料与有机聚合物复合的解决方法以达到性能的双优化。随着性能逐步提高，填料填充导致的分散不均、柔韧性变差和在无机填料与有机聚合物界面处出现电场畸变等问题也出现了。因此，如何在提高复合薄膜储能性能的基础上，有效地解决这些问题使其得到广泛应用是科研工作者需要进一步攻关的目标。 本文从引入界面极化、降低损耗等方面展开研究，以优化复合薄膜的储能性能。首先，通过静电纺丝制备具有高长径比的 SrTiO3纳米纤维，为载流子提供了有序的散射中心和曲折路径，有效阻挡电子击穿,与相容性较好的 P(VDF-HFP)基体复合，使填料的填充量大大降低，改善填料分散不均，在 4 vol.%的体积分数下实现了 397 MV/m的击穿电场，使储能密度和放电效率为12.5 J/cm3和 78.7%。 但由于极化只有 7.6 μC/cm2，对复合薄膜介电常数的提高效果不明显，因此设计了一种将高介电常数的 BaTiO3纳米颗粒包埋到 SrTiO3纳米纤维中得到复合填料（BT@ST）的方法，SrTiO3纳米纤维作为缓冲层可以缓解 BaTiO3纳米颗粒与基体的高介电差异导致的局部电场畸变。这种新型复合填料在填料内部引入更多界面有效提高介电常数的同时不会额外增加填料的体积分数，再与基体复合得到 BT@ST/P(VDF-HFP)复合薄膜。通过实验证明，2 wt.% BT@ST/P(VDF-HFP)的击穿场强为 453 MV/m，储能密度达到了 17.4 J/cm3。 然而，当储能密度达到最大时，充放电效率降低到了 70%左右。为了提高复合薄膜的充放电效率，将低损耗的线性聚合物 PMMA与P(VDF-HFP)复合得到有机共混基体，制备得到 BT@ST/P(VDF-HFP)/ PMMA 复合薄膜，当 PMMA 的体积比为40 vol.%时，储能密度为 20.6 J/cm3，保持了 95%的放电效率，显著得提高了复合材料的储能性能。 收起