钛酸铋钠基无铅弛豫铁电陶瓷的能量存储性能及稳定性

作     者：顾陇 李子昕 周文杰 闫非 GU Long;LI Zixin;ZHOU Wenjie;YAN Fei

作者机构：西安电子科技大学先进材料与纳米科技学院西安710126 

出 版 物：《硅酸盐学报》 (Journal of The Chinese Ceramic Society)

年 卷 期：2024年第52卷第4期

页      面：1257-1266页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：陕西数理基础科学研究项目(22JSQ042) 

主　　题：钛酸铋钠 无铅陶瓷 能量存储 稳定性 介电性能 

摘      要：近年来,陶瓷电介质电容器因其功率密度高、充放电速度快、循环寿命长、稳定性好等特点而在脉冲功率系统中得到广泛关注。然而环境友好型无铅储能陶瓷的能量密度和能量转换效率普遍偏低,严重制约了实际应用的需求。基于此,采用固相反应法制备了化学组成为(1–x)(0.94Bi_(0.55)Na_(0.45)TiO_(3)-0.06BaTiO_(3))-xSr_(0.7)Bi_(0.2)TiO_(3)[简记为(1–x)BNBT-xSBT,其中x=0,0.10,0.20,0.30,0.40]的无铅陶瓷,系统地研究了不同SBT含量对(1–x)BNBT-xSBT陶瓷相结构、微观形貌、介电性能和能量存储性能的影响。通过增加(1–x)BNBT-xSBT陶瓷的SBT含量,其介电弛豫峰逐渐向低温方向移动,并且介电常数的温度稳定性也得到了显著提升,在25.0~343.9℃温度范围内的变化量小于±10%。同时,(1–x)BNBT-xSBT陶瓷呈现出类反铁电体的电滞回线特征,其电滞回线的滞后现象随SBT含量增加而减小。当x=0.30时,陶瓷样品表现出细长的电滞回线形状,在192 kV/cm较低电场强度下,有效储能密度可以达到2.16 J/cm^(3),相应的储能效率约为90%,并且表现出优异的频率稳定性和循环稳定性。