科学背景
电能存储技术对先进电子和电气系统至关重要，其中基于介电材料的静电电容器凭借其超快充放电能力和稳定性成为能量存储的有力候选者。与传统的化学电池相比，电介质电容器在功率密度方面具有显著优势，尤其适用于高频、高功率密集型设备。然而，低击穿强度和抑制极化导致的低能量密度仍然是实际应用中的一个艰巨挑战。此外，如何在高电场下实现高极化率与高击穿强度的兼得，也一直是该领域面临的核心挑战。
创新成果
基于以上难题，南京航空航天大学李伟伟教授、杨浩教授与德国马普所王红光教授、清华大学南策文院士等人联合在Science上发表了题为“Ultrahigh capacitive energy storage through dendritic nanopolar design”的论文，提出了一种微观结构策略，利用自组装的树枝状纳米极化（DNP）结构，并将其引入到宽禁带绝缘材料中，同时提高了击穿强度和高场极化率，最大限度地减少了能量损失，从而显著提高了储能性能和稳定性。
同时，DNP结构保留了极化区域的连接性，实现在高电场下的大极化率与低剩余极化的平衡，降低了能量损耗。
研究表明，基于DNP结构设计的PbZr0.53Ti0.47O3-MgO薄膜在7.4 MV/cm的高电场下实现了215.8 J/cm3的高能量密度和80.7%的充放电效率。本研究为设计高性能微型电容器提供了新路径，也对未来新型电介质材料的开发具有重要指导意义。
中华人民共和国国家发展和改革委员会 中华人民共和国工业和信息化部 中华人民共和国应急管理部 中华人民共和国生态环境部 中华人民共和国科学技术部 中华人民共和国财政部 中华人民共和国商务部 中国石油和化学工业联合会
江苏省发展和改革委员会 江苏省工业和信息化厅 江苏省财政厅 江苏省生态环境厅 江苏省科学技术厅 江苏省商务厅 江苏省应急管理厅 江苏省市场监督管理局 江苏省统计局
北京市化学工业协会 天津市石油和化工协会 辽宁省石油和化学工业协会 内蒙古石油和化学工业协会 重庆市石油与天然气学会 河北省石油和化学工业协会 山西省化学工业协会 吉林省能源协会 黑龙江省石化行业协会 浙江省石油和化学工业行业协会 安徽省石油和化学工业协会 福建省石油和化学工业协会 江西省石油和化学工业协会 河南省石油和化学工业协会 湖北省石化行业协会 湖南省石油化学工业协会 广东省石油和化学工业协会 海南省石油和化学工业行业协会 四川省化工行业协会 贵州省化学工业协会 云南省化工行业协会 陕西省经济联合会 甘肃省石化工业协会 青海省化工协会
电话：协会：025-8799064 学会：025-86799482
会员服务部：025-86918841
信息部：025-86910067
传真：025-83755381
邮箱：jshghyxh@163.com
邮编：210019
地址：南京市梦都大街50号东楼(省科技工作者活动中心)5楼
增值电信业务经营许可证：苏B2-20110130
备案号：苏ICP备13033418号-1
