Study on the Effect of Electron/Hole Injection on the Energy-Storage Properties of Polymer Dielectrics

电介质 材料科学 电容器 复合材料 聚偏氟乙烯 电场 储能 电极 复合数 聚合物 电压 电气工程 光电子学 化学 物理 功率(物理) 物理化学 工程类 量子力学
作者
Guang Liu,Y. P. Chen,Yang Cui,Lifang Shen,Taiquan Wu,Chen Chen,Yunxia Luo,Shubin Yan
出处
期刊:Polymers [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:16 (19): 2750-2750 被引量:1
标识
DOI:10.3390/polym16192750
摘要

As a critical component of electrostatic capacitors, the polymer dielectric directly affects the performance of the capacitor. In this work, Polycarbonate (PC)/Polyvinylidene fluoride (PVDF) asymmetric bilayer polymer dielectrics were prepared, and the influence of different polymer materials’ barrier characteristics on various electrical properties of composite dielectrics was studied by changing the direction of applied electric fields. Research has found that the dielectric constant of a composite dielectric is between PVDF and PC (approximately 4.8 at 10 Hz) and is independent of the relative position of PVDF and PC in the dielectric. However, the relative position of PC and PVDF has a significant impact on the energy-storage characteristics of composite dielectrics. When PVDF comes into contact with the negative electrode, even though PC has a higher hole barrier, the composite dielectric can only withstand a maximum electric-field strength of 400 MV/m, which is much lower than the maximum electric-field strength that pure PC can withstand (520 MV/m), and it only achieves an energy-storage density of 3.7 J/cm3. When the PC comes into contact with the negative electrode, the high electron barrier of the PC effectively suppresses the injection of electrons at the electrode. It can withstand the same electric-field strength as PC (520 MV/m), achieving an energy-storage density of 5.48 J/cm3, which is 1.46 times that of pure PC and 1.64 times that of PVDF. This experiment effectively combined the advantages of PC and PVDF by utilizing the electron/hole barrier of polymer materials to obtain a fully organic dielectric with excellent energy-storage performance.

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