Simultaneously achieving large energy storage density and high efficiency in the optimized Sr2NaNb5O15 system with excellent temperature stability at a low electric field

材料科学 电容器 电介质 储能 陶瓷 脉冲功率 功率密度 电场 四方晶系 光电子学 铁电性 介电常数 电压 相(物质) 电气工程 复合材料 功率(物理) 冶金 热力学 工程类 物理 有机化学 化学 量子力学
作者
Yuejun Dan,X.F. Steven Zheng,Meng Yang,Sha Wang,Changzheng Hu,Laijun Liu,Liang Fang
出处
期刊:Ceramics International [Elsevier BV]
卷期号:50 (4): 6801-6813
标识
DOI:10.1016/j.ceramint.2023.12.023
摘要

Lead-free capacitors operating at low electric fields with high-energy density and high efficiency are critical for advanced electronic systems and innovative pulsed power applications. In this work, single tetragonal phase dielectric ceramics with high-energy storage density and high efficiency are prepared using the solid-state method. The co-substitution of Ba2+, Sm3+, and Mn4+ on the Sr2NaNb5O15 substrate enhances low-temperature relaxation behavior and polarization modulation due to order/disorder distribution and polar nanoregions (PNRs) in the structural distortion system. Ferroelectric tests revealed that the optimized Sr1.83Ba0.16Sm0.01NaMn0.01Nb4.99O15 tungsten bronze system has large energy storage density (Wrec = 4.432 J cm−3) and high efficiency (η = 84.3 %) at a low electric field (250 kV cm−1). In addition, the temperature-dependent permittivity results for the Sr1.82Ba0.165Sm0.015NaMn0.015Nb4.985O15 and Sr1.81Ba0.17Sm0.02NaMn0.02Nb4.98O15 ceramic samples demonstrated that they are X9R capacitor-compatible. Finally, Sr1.83Ba0.16Sm0.01NaMn0.01Nb4.99O15 has a current density (CD) of ∼797.77 A cm−2 and power density (PD) of ∼87.75 MW cm−3 with a very fast discharge time (t0.9 < 60 ns). It is worthy to note that all the components display excellent temperature stability (ΔWdis < 10 %) in the over-damping test. Thus, this work provides an avenue to obtain dielectric ceramic materials with potential application value in innovative pulse power components.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
wanci应助自信大雁采纳,获得10
1秒前
CAOHOU应助王子采纳,获得10
4秒前
4秒前
芯止谭轩完成签到,获得积分10
5秒前
David完成签到,获得积分10
7秒前
Lee发布了新的文献求助10
7秒前
研友_VZG7GZ应助一一一采纳,获得10
7秒前
FashionBoy应助appleye采纳,获得10
8秒前
9秒前
9秒前
脑洞疼应助西瓜汁采纳,获得10
10秒前
yuanqi完成签到,获得积分10
10秒前
12秒前
13秒前
ciberly完成签到,获得积分10
13秒前
褚楷瑞完成签到,获得积分10
13秒前
15秒前
Wayi发布了新的文献求助10
17秒前
bkagyin应助Ashley采纳,获得10
17秒前
工位瘤子发布了新的文献求助10
18秒前
淡定的海瑶完成签到,获得积分10
22秒前
科研的POWER完成签到,获得积分10
24秒前
正直的如凡完成签到,获得积分10
25秒前
29秒前
kllazxj关注了科研通微信公众号
32秒前
32秒前
ningwu完成签到,获得积分10
33秒前
CipherSage应助yuqinghui98采纳,获得10
33秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
33秒前
Lxx完成签到,获得积分10
34秒前
36秒前
诶呦不错完成签到,获得积分10
38秒前
FDD完成签到,获得积分10
38秒前
小蘑菇应助chunyeliangchuan采纳,获得10
40秒前
Pixie发布了新的文献求助10
40秒前
小胡同学完成签到,获得积分10
42秒前
sigla完成签到 ,获得积分10
43秒前
乐乐应助hzhang0807采纳,获得10
44秒前
MG关闭了MG文献求助
44秒前
smile发布了新的文献求助10
45秒前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
北师大毕业论文 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 390
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 360
Atlas of Interventional Pain Management 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4010877
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3550541
关于积分的说明 11305921
捐赠科研通 3284903
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1810905
邀请新用户注册赠送积分活动 886591
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 811509