Propiedades Mejoradas de Almacenamiento de Energía del Polipropileno a Través de la Modulación de Cristalización

El polipropileno (PP), conocido por su alta resistencia a la ruptura (E), baja pérdida dieléctrica (tan δ) y excelentes propiedades de auto-reparación, se utiliza ampliamente como el polímero dieléctrico de última generación en capacitores de potencia y vehículos eléctricos ecológicos. Sin embargo, la baja constante dieléctrica (K) y la limitada densidad de energía descargada (Ue) del polipropileno obstaculizan el desarrollo de capacitores dieléctricos en miniaturización e integración. Aquí, se ha preparado una película dieléctrica a base de polipropileno escalable con excelentes propiedades de almacenamiento de energía que comprende los rellenos funcionales de lantánidos (WBG) mediante un proceso de extrusión por fusión. Notablemente, la película compuesta con solo 0.10 % en peso de WBG demuestra un alto Ue de 7.05 J/cm3 y una eficiencia de carga-descarga ultralta (η) del 99.6 % a 581.6 MV/m, junto con estabilidad dieléctrica cíclica a largo plazo. Las propiedades mejoradas de almacenamiento de energía han sido analizadas sistemáticamente y atribuidas a la formación de la fase β-cristalina y la polarización mejorada inducida por WBG. En una demostración de aplicación práctica, los capacitores dieléctricos construidos a partir de películas compuestas extruidas muestran una mayor luminosidad, exhibiendo una capacidad superior a la de los capacitores de PP puro. Este trabajo proporciona una estrategia para fabricar películas dieléctricas de polipropileno con excelentes propiedades de almacenamiento de energía a escala industrial.