锆钛酸钡/聚丙烯纳米复合介质的电学性能及储能特性研究

作者：张子琦; 刘宏博; 马宇威; 程璐; 刘文凤^*; 陈道远; 李盛涛

来源：绝缘材料, 2022, 55(12): 61-68.

DOI：10.16790/j.cnki.1009-9239.im.2022.12.009

• 电力电容器
• 聚丙烯
• 纳米复合介质
• 介电性能
• 储能密度

聚丙烯(PP)过低的介电常数已经无法满足下一代电力电容器对于高储能密度电介质材料的需求。制备具有高介电常数的纳米复合介质是有望提高电介质材料储能密度的有效手段。本文以PP为基体，以锆钛酸钡(BaZr0.2Ti0.8O3，简称BZT)纳米颗粒为无机填料，制备BZT/PP复合介质，并利用硅烷偶联剂KH550与马来酸酐(MAH)之间的共价键作用提高纳米颗粒在聚合物基体中的分散性。对复合介质的微观形貌及晶体结构进行表征，并系统研究复合介质的介电性能、直流电气强度及储能密度。结果表明：BZT纳米颗粒在聚丙烯基体中分散均匀，并且显著提升了复合介质的介电性能与储能特性，BZT质量分数为15%的复合介质具有3.19(0.1 Hz)的介电常数，相比纯PP的介电常数提高了40.5%，并且介质损耗因数保持在10-2数量级的较低水平。在储能密度方面，当BZT质量分数为5%时，复合介质的最大储能密度为2.008 J/cm3，相比于纯PP(1.775 J/cm3)提升了13.1%。

• 单位
  西安交通大学; 电力设备电气绝缘国家重点实验室