微米纳米氮化硼掺杂PVDF基复合介质储能特性研究

微米/纳米氮化硼掺惨杂PVDF基复合介质储能特性研究摘要近些年来，绿色和可再生能源的倡议在全球范围内快速发展，被列国政府和人民群众的关注和推动所成就。为了广泛扩充绿色和可再生能源的使用场合，电力设备也出现了很多变化。首先，在可再生能源的利用方面，传统的电力设备已经不能满足需求了，需要专门设计和开发一些新的设备。例如，光伏电池、风力发电机、太阳能热利用设备等，都是新型的可再生能源设备。其次，在储能方面，电力设备也出现了很多变化。因可再生资源具有不稳定，导致当今需要一些能够稳定储存电能的设备。目前，多种类型的电池、超级电容器、压缩空气储能设备等，都被广泛应用于绿色和可再生能源的储存。所以解决问题的关键在于如何制备高储能密度的介电电容器。其中具有高能量密度和优异电化学性能的储能材料聚合物材料如聚偏氟乙烯(PVDF)基聚合物极具潜能。其储能优点包括：1.高能量密度：聚偏氟乙烯基聚合物具有较高的能量密度，可以实现较高的储能效率。2长循环寿命：优异的稳定性和循环性能使聚偏氟乙烯基聚合物具有较长时间的循环寿命。3.低自放电率：聚偏氟乙烯基聚合物具有低自放电率，可以减少因自放电而造成的能量损失。4.高倍率性能：聚偏氟乙烯基聚合物具有快速充放电和较高的倍率性能，适用于高功率应用场景。5.安全性能好：聚偏氟乙烯基聚合物相较于传统的锂离子电池安全性能更好，可以减少因电池损坏引起的火灾和爆炸等风险。经过大量科研实验探索，最终发现，将高击穿电场的聚合物与高介电常数的陶瓷填料混合，是制备具有优良性能的柔性纳米复合材料的常用方法。这些复合材料具有高介电常数和低介电损耗，以及高击穿场强，良好的柔性和可加工性。这些优异性能使得该复合材料能够被广泛应用于储能领域中。在复合材料中加入一定比例的具有高介电常数的陶瓷填料，可以有效提高其能量密度和功率密度。另外，高击穿场强的聚合物也能够提高复合材料的放电强度，从而进一步提升其性能。因此，这种复合材料在电容器、电源和储能器等领域得到了广泛应用，目前能够有效可观地改善电介质材料储能特性。本研究选用微米氮化硼和纳米氮化硼参杂的PVDF基复合材料作为主-I-要研究对象，旨在探究该复合材料在储能材料领域的应用前景。具体工作如下：1.采用溶液混合法制备了不同比例的微米/纳米氮化硼摻杂PVDF基复合材料，并使用X射线衍射、SEM和FTIR等技术分析其微观结构。2.测量复合材料的介电性能和储能特性，包括介电常数、介电损耗、放电能量密度、充放电效率、击穿强度和漏电流密度。3.优化掺杂浓度和复合比例，探究了微米/纳米氮化硼摻杂对复合材料储能特性的影响，并与对比组进行比较分析。4.探讨复合材料的储能机理，分析微米/纳米氮化硼对复合材料储能性能的贡献。通过上述工作，本研究为设计出具有高性能储能材料进行科学有效的探索，并基于实验结果探讨未来绿色能源储能领域的发展方向和研究方法。关键词：微米氮化硼、纳米氮化硼、聚偏氟乙烯、纳米复合材料、储能性能-Ⅱ-Study on energy storage properties ofmicron/nanometer boron nitride doped PVDFmatrix composite mediaAbstractIn recent years,green and renewable energy initiatives have grown rapidlythanks to the attention and support of governments and people in all countriesaround the world.There have been many changes in electrical devices to expandthe use of green and renewable energy sources.First of all,in the use ofrenewable energy,the traditional power equipment can no longer meet thedemand,and some new equipment needs to be specially designed and developed.For example,photovoltaic cells,wind turbines,solar thermal equipment,etc.,are new renewable energy equipment.Secondly,in terms of energy storage,there are also many changes in electric power equipment.Because of theinstability of renewable energy,it leads to the need of some equipment that canstore electricity stably today.At present,many types of batteries,supercapacitors,compressed air energy storage devices,etc.,are widely used for green andrenewable energy storage.So the key to the problem lies in how to preparedielectric capacitors with high energy storage density.Among the energy storagematerials with high energy density and excellent electrochemical propertiespolymer materials such as polyvinylidene fluoride (PVDF)based polymers arehighly potential.The advantages of energy storage include:1.High energydensity:PVDF polymers have high energy density and can achieve high energystorage efficiency.2.Long cycle life:PVDF polymers have long cycle life dueto their excellent stability and cycle performance.3.Low self-discharge rate:PVDF polymers have low self-discharge rate and can reduce energy loss due toself-discharge.4.4.High multiplier performance:The fast charging anddischarging and hig