Ultra‐High Capacitance Energy Storage Enabled by Weakening the π – π Stacking Effect in Novel Polynorbornene

材料科学 堆积 电容 储能 聚合物 降冰片烯 聚酰亚胺 电容器 电介质 共聚物 纳米技术 光电子学 聚合物电容器 超级电容器 复合材料 能量收集 电场 薄膜 电阻率和电导率 石墨烯
作者
Bin Zhang,Shuiting Hou,Jie Liu,Bo Tian,Zaicheng Nie,Kaixuan Nie,Zhu Mao,Dawei Wang,Pengfei Li,Xiaojie Lou
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (3) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/adfm.202511942
摘要

Abstract The increasing demand for high‐power‐density energy storage in advanced pulsed power systems necessitates polymer film capacitors exhibiting superior energy storage capabilities. Aromatic dielectric polymers, such as polyimide and polycarbonate, despite extensive research, exhibit a significant surge in conductivity loss under high electric fields due to their strong π – π stacking interactions. Herein, a novel norbornene polymer (PNB2APS) is prepared, and its strong π – π stacking interactions are effectively weakened through copolymerization with adamantylated norbornene (NBAd), thereby yielding a novel copolymer with ultrahigh breakdown strength (BDS) and enhanced discharge energy efficiency ( η ) under high electric fields, as demonstrated both experimentally and theoretically. A discharge energy density ( U d ) of 23.5 J cm −3 is achieved at 1000 MV m −1 , while maintaining U d = 15 J cm −3 even when η exceeded 90%, surpassing the energy storage performance of state‐of‐the‐art commercial polymers. The film exhibits cost‐effectiveness and facile processability, with high homogeneity and outstanding capacitance stability (>100 000 cycles), providing a practical pathway for scalable polymer dielectrics in high‐performance electrical energy storage applications.
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