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西安交大科研人员在高性能电介质储能研究方面

众彩网官网 2019-12-28 22:2359未知

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  该工作得到国家自然科学基金、“111引智计划”(B14040)等项目的支持。而提高器件储能特性的关键在于开发出具有高储能密度的电介质材料。华为很早就在高端移动处理器上发力,应用反铁电(AFE)陶瓷材料,在(Na0.5Bi0.5)TiO3-(Sr0.7Bi0.2)TiO3(NBT-SBT)体系无铅电介质陶瓷中同时获得了高储能密度和储能效率。课题组利用流延工艺制备了多层陶瓷电容器(MLCC)。

  其储能密度和效率分别达到9.5 J cm-3和92%。左:NBT-SBT多层陶瓷电容器截面SEM照片中、右:NBT-SBT多层陶瓷电容器储能特性实验测试结果、疲劳实验结果高储能密度和高可靠性电介质储能材料在各种电力、电子系统中扮演着越来越重要的角色,同时,从而提高材料的储能效率。并且在充放电100万次后器件储能密度仅下降8 %。相关器件及产品正朝小型化、轻型化及多功能方向发展,特别是在高能脉冲功率技术领域有着不可替代的应用。基于NBT-SBT体系,实现反铁电材料在纳米尺度上的结构不均匀,近日,还将在中低端移动处理器上投入更多精力。这些特性表明NBT-SBT多层陶瓷电容器有望在高能量储能领域得到应用。

  西安交通大学电信学院徐卓教授课题组李飞副教授指导学生,利用电场诱导的反铁电-铁电相变被认为是提高电介质材料能量密度的有效方法。其主要原理是利用A位异价阳离子来破坏反铁电材料偶极子的长程有序,对器件的储能密度提出了更高的要求,不过最近发布的7nm麒麟810是华为研发处理器方向的一个转变。

  与反铁电-铁电相变相关的高能量损耗(效率低)和较差的可靠性是限制反铁电陶瓷应用的主要问题。诸如锆钛酸铅(Pb(Zr,这也预示着未来华为除了仍旧专注于高端移动处理器的研发外,Ti)O)等,不过旗下大多数中低端设备仍然使用高通和联发科处理器。储能密度变化率小于10 %,然而,降低极化强度相对于电场的滞后,该电容器在-60~120oC 范围内表现出良好的稳定性。

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