Высокая плотность хранения энергии и высоконадежные диэлектрические накопители энергии играют все более важную роль в различных силовых и электронных системах, особенно в области высокоэнергетической импульсной энергетической технологии. Связанные устройства и продукты становятся все меньше Развитие легких, многофункциональных и многофункциональных направлений предъявляет более высокие требования к плотности хранения устройств. Ключом к улучшению характеристик хранения энергии устройств является разработка диэлектрических материалов с высокой плотностью хранения энергии. Применение антисегнетоэлектрических (AFE) Керамический материал, такой как титанат цирконата свинца (Pb (Zr, Ti) O 3), цитрат серебра (AgNbO) 3И т. Д. Считается эффективным методом увеличения плотности энергии диэлектрических материалов с использованием электрического поля, индуцированного антиферроэлектрическим сегнетоэлектрическим фазовым переходом, однако высокие потери энергии (неэффективные) и плохая корреляция с антиферроэлектрическим сегнетоэлектрическим фазовым переходом Надежность - основная проблема, ограничивающая применение антиферроэлектрической керамики.
Недавно, доцент Ли Фэй, профессор Школы телекоммуникаций Университета Сиань-Цзяотун, руководил студентами по адресу (Na 0.5Bi 0.5) TiO 3- (Sr 0.7Bi 0.2) TiO 3 (NBT-SBT). Диэлектрическая керамика без свинца одновременно обеспечивает высокую плотность хранения энергии и эффективность хранения энергии. Основной принцип заключается в использовании гетеровалентного катиона A-сайта для разрушения дальнего порядка диполя антиферроэлектрического материала и достижения анти-железа Структура электрического материала в нанометровом масштабе неравномерна, что уменьшает гистерезис поляризации относительно электрического поля, тем самым улучшая эффективность хранения энергии материала. На основе системы NBT-SBT исследовательская группа использовала процесс литья для подготовки многослойного керамического конденсатора (MLCC). , плотность и эффективность хранения энергии достигали соответственно 9,5 Дж / см -3И 92%. В то же время конденсатор обладает хорошей стабильностью в диапазоне от -60 до 120 ° C, скорость изменения плотности хранения составляет менее 10%, а плотность хранения устройства уменьшается всего на 8% после зарядки и разрядки в 1 миллион раз. Характеристики показывают, что многослойные керамические конденсаторы NBT-SBT, как ожидается, будут использоваться в хранилище энергии высокой энергии.
Слева: SEM-фотография поперечного сечения многослойного керамического конденсатора NBT-SBT, справа: экспериментальные результаты испытаний характеристик аккумулирования энергии многослойного керамического конденсатора NBT-SBT, результаты испытаний на усталость
Результаты исследований были опубликованы в Интернете в Advanced Materials (IF = 21.95), известном журнале в области материаловедения. Ли Джингли, студентка Ключевой лаборатории электронной керамики и приборов Министерства образования, Университет Сиань-Цзяотун, является первым автором этой статьи, доцентом Ли Фэй и Австралией Профессор Чжан Шуцзюнь из Университета Вуллонгонга является соавтором этой статьи. Университет Сиань-Цзяотун является первым автором этой статьи. Это еще одна статья высокого уровня, опубликованная профессором Сюй Жуо в прошлом после Nature Materials, Nature Communications, Advanced Functional Materials. Он отмечает, что Xi'an Jiaotong University находится на международном лидирующем уровне в исследованиях хранения диэлектрической энергии.
Работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая, «Инициативой 111» (B14040) и другими проектами.
