Ba(Fe0.5Ta0.5)O3-PVDF复合材料的制备及储能性能研究

Ba(Fe0.5Ta0.5)O3-PVDF复合材料的制备及储能性能研究Ba（Fe0.5Ta0.5）O3/PVDF复合材料的制备及储能性能研究

摘要：本文通过单步沉淀共混法制备出Ba（Fe0.5Ta0.5）O3/PVDF复合材料，并研究了其储能性能。采用X射线衍射（XRD），扫描电子显微镜（SEM），电容-电压（C-V）测试和交流阻抗谱（EIS）进行材料结构分析和性能测试。结果表明，PVDF与Ba（Fe0.5Ta0.5）O3复合后，PVDF的结晶度下降，同时复合材料的电容量也相对增加。经过优化调制工艺，当Ba（Fe0.5Ta0.5）O3掺杂量为3%时，复合材料的电容量达到最大值。复合材料具有较低的电滞回线和较小的交流阻抗，表现出优异的储能性能。

关键词：Ba（Fe0.5Ta0.5）O3/PVDF复合材料；制备；储能性能；电容量

引言：

随着现代电子设备的广泛应用，对高性能储能材料的需求日益增加。储能材料具有优异的电容特性，广泛应用于电池、电容器等领域。正铁磁体属于一类具有优异电介质性能和较高电导率的储能材料，因此近年来受到广泛研究。PVDF是一种具有优异机械性能和电介质性能的高分子材料，是制备复合储能材料的理想基体材料。因此，将Ba（Fe0.5Ta0.5）O3正铁磁体和PVDF材料进行复合，可望制备出具有优异储能性能的复合材料。

实验部分：

1.材料制备

本实验采用单步沉淀共混法制备Ba（Fe0.5Ta0.5）O3/PVDF复合材料。首先将Ba（Fe0.5Ta0.5）O3和PVDF按照一定重量比混合均匀。随后加入足够的丙酮进行溶解，并使用超声震荡器进行混合。最后，将混合物转移到锥形瓷模具中，并在真空下加温烘干24小时。

2.材料结构分析

采用X射线衍射（XRD）对制备的复合材料进行结构分析。结果显示，Ba（Fe0.5Ta0.5）O3和PVDF都存在于复合材料中。与纯PVDF相比，复合材料的晶胞参数略有变化，且复合材料的晶相更为复杂。

3.材料性能测试

采用扫描电子显微镜（SEM）对复合材料的表面形貌进行观察。结果显示，Ba（Fe0.5Ta0.5）O3颗粒均匀分布在PVDF基体中。同时，通过电容-电压（C-V）测试，发现复合材料的电容量随Ba（Fe0.5Ta0.5）O3掺杂量的增加而增加，当掺杂量达到3%时，电容量达到最大。

4.交流阻抗谱（EIS）测试

采用交流阻抗谱（EIS）测试复合材料的交流阻抗。结果显示，复合材料具有较低的电滞回线，表明具有较低的内部电阻。此外，复合材料的交流阻抗也相对较小，显示出优异的储能性能。

结论：

通过单步沉淀共混法制备了Ba（Fe0.5Ta0.5）O3/PVDF复合材料，并对其进行了性能测试。复合材料具有优异的储能性能，表现为较高的电容量和较低的内部电阻。经过优化调制工艺，当Ba（Fe0.5Ta0.5）O3掺杂量为3%时，复合材料的性能达到最佳。本研究结果对于设计和制备高性能储能材料具有重要意义。

通过单步沉淀共混法制备的Ba（Fe0.5Ta0.5）O3/PVDF复合材料展现出很好的储能性能。复合材料中Ba（Fe0.5Ta0.5）O3颗粒均匀分布在PVDF基体中，使得复合材料的晶胞参数略有变化，并且晶相更为复杂。电容-电压测试显示，随着Ba（Fe0.5Ta0.5）O3掺杂量的增加，复合材料的电容量也增加，并且在3%的掺杂量时达到最大。交流阻抗谱测试表明，复合材料具有较低的内部电阻和较小的交流阻抗，展