钛酸钡-铌酸钾钠弛豫铁电储能陶瓷的合成和表征

作     者：靳权 宋恩鹏 蔡克 JIN Quan;SONG Enpeng;CAI Ke

作者机构：中国石油集团工程材料研究院有限公司、国家石油管材质量监督检验中心西安710077 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2023年第40卷第4期

页      面：2140-2154页

核心收录：

学科分类：07[理学] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金(21071115) 陕西省自然科学基金重点项目(2020JZ-44) 陕西省自然科学基金(2019TD-007) 

主　　题：极化差 击穿场强 储能性能 纳米陶瓷 弛豫行为 BaTiO3 

摘      要：综合储能性能(充电能量密度、放电能量密度和储能效率)较低是储能陶瓷领域亟待解决的关键科学问题。同时提高陶瓷的极化差(ΔP)和击穿场强(BDS),是提高陶瓷综合储能性能的重要方法。以BaTiO_(3)(BT)为主晶相,K_(0.5)Na_(0.5)NbO_(3)(KNN)为包覆剂、助烧剂和添加剂,合成了晶粒尺寸为100 nm和200 nm的BT-KNN陶瓷。结果表明:BT-KNN陶瓷具有明显的纳米畴、弛豫行为和介电温度稳定性,且兼具高ΔP和高BDS。相比晶粒尺寸为100 nm的BT-KNN陶瓷,晶粒尺寸为200 nm的BT-KNN陶瓷具有更加优异的综合储能性能,包括较高的充电能量密度W(2.50 J·cm^(-3))、放电能量密度W_(rec)(2.08 J·cm^(-3))和储能效率η(83.2%)。该研究可为高综合储能性能陶瓷的合成提供一定的理论依据。