《儲能聚合物電介質導論》是2021年科學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：儲能聚合物電介質導論
- 作者：黨智敏
- 出版時間：2021年3月1日
- 出版社：科學出版社
- 頁數：438 頁
- ISBN：9787030675910
- 開本：16 開
- 裝幀：精裝
內容簡介,目錄,
內容簡介
儲能技術已成為全球關注的重要問題，主要包括化學儲能技術和物理儲能技術。在物理儲能技術中，基於電介質材料的薄膜電容器物理儲能技術越來越受到科技界的關注。《儲能聚合物電介質導論》主要從基礎理論出發，重點介紹儲能聚合物電介質及其聚合物複合電介質的設計、製備、結構與性能關係。《儲能聚合物電介質導論》共包括四個部分：**部分(第1章)介紹基本概念、存在問題、重點研究內容及發展方向；第二部分(第2～6章)介紹儲能電介質基本特性、基礎理論及結構與性能的調控理論；第三部分(第7～10章)重點討論儲能電介質設計、製備及其結構與性能關係；第四部分(第11～13章)是第二、第三部分內容的延伸和提升，介紹獲得高儲能聚合物複合電介質的重要途徑。
目錄
序一
序二
前言
第1章 緒論 1
1.1 儲能技術與儲能電介質材料 1
1.1.1 儲能技術 1
1.1.2 電能儲存技術 2
1.1.3 儲能電容器與儲能電介質 4
1.2 儲能電介質材料基礎 6
1.2.1 電介質與絕緣材料 6
1.2.2 固體電介質性能基本參數 7
1.2.3 儲能聚合物複合電介質特徵 13
1.2.4 電介質儲能過程與儲能密度 15
1.2.5 儲能聚合物複合電介質現狀 17
1.3 儲能聚合物複合電介質若干關鍵問題 20
1.3.1 介電性能參數解耦調控策略 21
1.3.2 介電性能與其他性能協同調控 23
1.3.3 儲能薄膜規模化加工工藝與精細結構控制 24
1.3.4 複雜條件下儲能薄膜電氣性能與儲能特性演化規律 25
1.4 儲能聚合物複合電介質研究內容 26
1.5 本書內容安排 27
參考文獻 27
第2章 儲能電介質基礎理論 35
2.1 電介質電極化理論 35
2.1.1 偶極子與偶極矩 35
2.1.2 極性與非極性電介質 36
2.1.3 電極化與極化率 37
2.1.4 電極化與頻率關係 39
2.1.5 電極化與溫度關係 46
2.1.6 電極化與電介質損耗 49
2.1.7 介電數據分析工具——電模量 50
2.2 電介質電容特性與儲能特性 52
2.2.1 電容特性理論 52
2.2.2 儲能特性理論 53
2.2.3 電極化、電位移與儲能特性 54
2.3 電介質充放電特性 56
2.3.1 充放電特性測試方法 56
2.3.2 電極化與電場關係 58
2.3.3 儲能電介質放電行為 60
2.3.4 不同電介質的充放電特徵 65
2.4 本章小結 69
參考文獻 69
第3章 聚合物介電特性基礎理論 72
3.1 聚合物介電常數與介電損耗 72
3.1.1 聚合物結構特點 72
3.1.2 聚合物電極化 78
3.1.3 影響聚合物介電常數的因素 83
3.1.4 聚合物介電常數調控 88
3.1.5 聚合物介電鬆弛 91
3.1.6 聚合物介電譜 94
3.1.7 聚合物介電損耗調控 97
3.2 聚合物介質電導與擊穿 98
3.2.1 聚合物介質電導機理 98
3.2.2 聚合物介質電擊穿 99
3.2.3 聚合物介質熱擊穿 100
3.2.4 聚合物介質局部放電 100
3.2.5 聚合物介質電-機械擊穿 101
3.2.6 聚合物介質樹枝化擊穿 102
3.2.7 聚合物介質結構與擊穿關係 103
3.2.8 影響聚合物介質擊穿電壓的環境因素 106
3.2.9 改善聚合物介質耐壓能力的方法 106
3.3 本章小結 107
參考文獻 107
第4章 儲能聚合物電介質結構與性能 109
4.1 聚偏氟乙烯鐵電聚合物 111
4.1.1 PVDF鏈構型與結晶相 111
4.1.2 PVDF介電性能 113
4.1.3 PVDF儲能特性 116
4.2 P(VDF-TrFE)與P(VDF-TFE)共聚物 118
4.2.1 直接共聚製備P(VDF-TrFE) 118
4.2.2 氫化工藝製備P(VDF-TrFE) 122
4.2.3 P(VDF-TFE)結構與性能 128
4.3 PVDF基弛豫鐵電聚合物 129
4.3.1 PVDF基三聚物 129
4.3.2 P(VDF-TrFE-DB)共聚物 134
4.4 PVDF基反鐵電聚合物 136
4.4.1 PVDF和P(VDF-TrFE)反鐵電行為 136
4.4.2 P(VDF-CTFE)-g-PS結構與性能 137
4.4.3 P(VDF-TrFE-CTFE)-g-PXMA結構與性能 139
4.5 儲能線性聚合物電介質 140
4.5.1 非極性/弱極性聚合物電介質 141
4.5.2 極性聚合物電介質 143
4.5.3 改性PVDF基線性電介質 145
4.6 本章小結 146
參考文獻 146
第5章 儲能複合電介質性能調控理論 153
5.1 複合電介質極化與損耗 153
5.1.1 並聯複合電介質極化與損耗 155
5.1.2 串聯複合電介質極化與損耗 157
5.1.3 均勻混合電介質極化與損耗 158
5.1.4 考慮電導串聯複合介質充放電特性 159
5.2 有效介質理論 163
5.3 複合效應理論 164
5.3.1 低填充量時複合效應 164
5.3.2 高填充量時複合效應 166
5.4 逾滲效應理論 170
5.4.1 逾滲效應與介電性能 170
5.4.2 球形顆粒填充複合電介質特徵 171
5.4.3 一維/二維顆粒填充複合電介質特徵 173
5.4.4 逾滲效應連通型式 174
5.5 本章小結 176
參考文獻 177
第6章 儲能複合電介質結構性能理論模擬 179
6.1 複合電介質多尺度模擬計算方法 179
6.1.1 有限元方法 179
6.1.2 相場模擬方法 182
6.1.3 分子動力學方法 184
6.1.4 蒙特卡羅方法 187
6.1.5 第一性原理計算方法 189
6.2 多尺度模擬在介電儲能領域的套用 191
6.2.1 微結構模擬與性能預測 191
6.2.2 微觀機理與巨觀性能耦合分析 197
6.2.3 材料設計及性能最佳化 201
6.3 介電材料基因工程與高通量篩選 205
6.4 本章小結 206
參考文獻 207
第7章 儲能聚合物複合電介質設計與製備 209
7.1 填充相分散與分布特徵模型 209
7.1.1 串並聯模型 209
7.1.2 考慮填料形狀修正的Maxwell-Garnett方程 210
7.2 聚合物複合電介質多尺度結構特徵 211
7.2.1 填料納尺度 211
7.2.2 界面微尺度 218
7.2.3 斷面顯微結構 220
7.3 聚合物複合電介質結構設計與製備 221
7.3.1 隨機分散兩相與三相複合電介質 221
7.3.2 取向分散複合電介質 222
7.3.3 陣列結構複合電介質 223
7.3.4 多層結構複合電介質 225
7.4 聚合物複合電介質固相法製備工藝 228
7.4.1 直接共混製備 228
7.4.2 熔融混合製備 229
7.4.3 多層共擠製備 230
7.5 聚合物複合電介質液相法製備工藝 231
7.5.1 溶液法製備 231
7.5.2 原位聚合製備 232
7.6 儲能聚合物複合電介質與規模化加工工藝 233
7.7 本章小結 233
參考文獻 234
第8章 介電陶瓷顆粒/聚合物儲能複合電介質 239
8.1 介電陶瓷顆粒/聚合物複合電介質特徵 239
8.2 複合電介質介電性能的頻率和溫度依賴性 240
8.2.1 介電性能頻率依賴性 240
8.2.2 介電性能溫度依賴性 243
8.3 複合電介質介電性能與組成依賴性 247
8.3.1 陶瓷顆粒組成及其影響 248
8.3.2 陶瓷顆粒填充量的影響 251
8.4 複合電介質介電性能與填充顆粒尺度依賴性 255
8.4.1 超細尺寸納米顆粒 255
8.4.2 納米尺度顆粒 260
8.4.3 微納尺度共填充 263
8.5 複合電介質介電性能與填充顆粒形貌依賴性 265
8.5.1 零維球形顆粒 266
8.5.2 一維線/棒顆粒 267
8.5.3 二維片狀顆粒 269
8.6 其他因素對介電儲能特性影響 271
8.6.1 複合材料製備工藝差異性 271
8.6.2 填料與基體界面性能差異性 272
8.6.3 特殊結構陶瓷填料 272
8.7 介電陶瓷顆粒/聚合物複合電介質儲能特性 274
8.8 本章小結 275
參考文獻 276
第9章 導電顆粒/聚合物儲能複合電介質 283
9.1 導電顆粒/聚合物複合電介質特徵 283
9.2 複合電介質介電性能的頻率和溫度依賴性 284
9.2.1 介電性能頻率依賴性 285
9.2.2 介電性能溫度依賴性 285
9.3 複合電介質介電性能與組成依賴性 287
9.3.1 導電填料種類及其影響 287
9.3.2 導電填料含量影響 289
9.4 複合電介質介電性能與填料電導率依賴性 292
9.4.1 介電常數的電導率依賴性 292
9.4.2 介電損耗的電導率依賴性 294
9.5 複合電介質介電性能與填料形貌依賴性 295
9.5.1 零維球形顆粒 295
9.5.2 一維線/棒顆粒 297
9.5.3 二維片狀顆粒 307
9.6 導電顆粒/聚合物複合電介質儲能特性 312
9.7 本章小結 313
參考文獻 314
第10章 儲能全有機複合電介質 320
10.1 全有機複合電介質特徵 320
10.2 有機介電填料/聚合物複合電介質 321
10.2.1 物理直接共混型電介質 321
10.2.2 化學接枝複合型電介質 324
10.2.3 增容偶聯複合型電介質 326
10.3 有機導電填料/聚合物複合電介質 329
10.3.1 導電球形有機填料 330
10.3.2 導電線棒形有機填料 333
10.4 聚合物共混複合電介質 335
10.4.1 熱塑性/熱塑性複合電介質 335
10.4.2 彈性體/熱塑性複合電介質 341
10.5 全有機複合電介質儲能特性 344
10.6 本章小結 345
參考文獻 345
第11章 核殼結構填料/聚合物儲能複合電介質 348
11.1 聚合物複合電介質界面模型 348
11.1.1 界面基本特徵 348
11.1.2 Lewis雙層介電模型 350
11.1.3 Tanaka多核介電模型 351
11.2 核殼結構功能填料設計與製備 352
11.2.1 無機殼層 353
11.2.2 有機殼層 357
11.3 核殼結構功能填料對複合電介質性能影響 361
11.3.1 對介電性能影響 362
11.3.2 對擊穿電場影響 366
11.3.3 對充放電效率和放電能量密度影響 368
11.4 本章小結 371
參考文獻 371
第12章 儲能聚合物基三相複合電介質 377
12.1 三相複合電介質特徵 377
12.2 雙功能顆粒/聚合物三相複合電介質 380
12.2.1 介電相-導電相/聚合物複合電介質 380
12.2.2 介電相-介電相/聚合物複合電介質 395
12.3 單功能顆粒/雙聚合物三相複合電介質 398
12.3.1 介電相顆粒/雙聚合物複合電介質 401
12.3.2 導電相顆粒/雙聚合物複合電介質 401
12.4 全有機三相複合電介質 406
12.5 本章小結 409
參考文獻 409
第13章 特異結構儲能聚合物複合電介質 414
13.1 取向結構儲能聚合物複合電介質 414
13.1.1 機械拉伸取向 414
13.1.2 電磁場作用取向 419
13.1.3 誘導生長取向 421
13.2 三維網路結構儲能聚合物複合電介質 423
13.3 多層結構儲能聚合物複合電介質 425
13.3.1 高耐壓中間層 425
13.3.2 高介電中間層 427
13.3.3 梯度層狀結構 428
13.4 分級結構儲能聚合物複合電介質 429
13.4.1 草莓狀分級結構功能填料 429
13.4.2 花瓣狀分級結構功能填料 433
13.4.3 球棒結合分級結構功能材料 434
13.5 本章小結 436
參考文獻 437
