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BN-P(VDF-TrFE-CFE)复合介质制备工艺与储能特性研究

随着纳米技术的迅速发展，通过有机-无机复合方法提高电容器薄膜储能性能的研究引起了研究者的广泛关注。然而，当填充相尺寸减小到纳米级时，填充相更容易形成团聚体而不是均匀分散，导致击穿强度劣化，储能性能下降。为了改善氮化硼（BN）在聚（偏氟乙烯-三氟乙烯-氟氯乙烯）（P(VDF-TrFE-CFE)）基体中的分散性，最大限度地提高复合介质的能量密度和充放电效率，本文探索了BN剥离处理后的干燥工艺，并通过刮涂法制备得到不同BN掺杂比例的复合介质薄膜。对其微观结构、介电性能、击穿强度和储能性能进行表征测试后发现，相同掺杂量下，冻干BN复合介质的击穿强度优于热干BN复合介质，当冻干BN含量为1vol.%时，获得了最佳击穿电场（532.7 kV/mm），同时在530 kV/mm电场下储能密度达到14.1 J/cm³，效率为54.2%，这主要是由于BN在加热干燥过程中表面极性增强，且干燥后粘结成块，需要进行研磨处理，而外力的作用会使BN趋向于团聚。冻干后的BN状态蓬松，不需要外力研磨，可以有效地改善BN在聚合物基体中的团聚，从而提高复合介质的击穿强度和储能密度。