Chemical Design of Pb-Free Relaxors for Giant Capacitive Energy Storage

电容器 电介质 铁电性 化学 储能 极化(电化学) 极地的 电容感应 纳米尺度 磁滞 陶瓷 凝聚态物理 纳米技术 化学物理 电压 光电子学 电气工程 材料科学 热力学 物理化学 物理 工程类 功率(物理) 有机化学 天文
作者
Hui Liu,Zheng Sun,Ji Zhang,Huajie Luo,Qinghua Zhang,Yonghao Yao,Shiqing Deng,He Qi,Jue Liu,Leighanne C. Gallington,Jöerg C. Neuefeind,Jun Chen
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:145 (21): 11764-11772 被引量:119
标识
DOI:10.1021/jacs.3c02811
摘要

Dielectric capacitors have captured substantial attention for advanced electrical and electronic systems. Developing dielectrics with high energy density and high storage efficiency is challenging owing to the high compositional diversity and the lack of general guidelines. Herein, we propose a map that captures the structural distortion (δ) and tolerance factor (t) of perovskites to design Pb-free relaxors with extremely high capacitive energy storage. Our map shows how to select ferroelectric with large δ and paraelectric components to form relaxors with a t value close to 1 and thus obtaining eliminated hysteresis and large polarization under a high electric breakdown. Taking the Bi0.5Na0.5TiO3-based solid solution as an example, we demonstrate that composition-driven predominant order-disorder characteristic of local atomic polar displacements endows the relaxor with a slushlike structure and strong local polar fluctuations at several nanoscale. This leads to a giant recoverable energy density of 13.6 J cm-3, along with an ultrahigh efficiency of 94%, which is far beyond the current performance boundary reported in Pb-free bulk ceramics. Our work provides a solution through rational chemical design for obtaining Pb-free relaxors with outstanding energy-storage properties.
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
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
2秒前
李健发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
ding应助门中有棵树采纳,获得10
3秒前
rubyyuan8006发布了新的文献求助10
5秒前
axiba应助eeee采纳,获得10
6秒前
潇洒莞发布了新的文献求助20
7秒前
9秒前
yfj123完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
11秒前
12秒前
13秒前
13秒前
BBridge完成签到,获得积分20
13秒前
14秒前
传奇3应助abc采纳,获得10
14秒前
英姑应助mingxing818采纳,获得10
16秒前
science发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
努力的学完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
17秒前
凌鹏煊发布了新的文献求助10
17秒前
weiboo发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
18秒前
真实的青旋发布了新的文献求助100
18秒前
BulingBuling完成签到,获得积分10
20秒前
多多发布了新的文献求助10
21秒前
小蘑菇应助jackcai采纳,获得10
21秒前
yxsoon发布了新的文献求助10
22秒前
科研通AI6.2应助李xx采纳,获得10
22秒前
23秒前
余先生完成签到,获得积分10
25秒前
25秒前
25秒前
小星完成签到 ,获得积分10
26秒前
凌鹏煊完成签到,获得积分10
27秒前
27秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
晶种分解过程与铝酸钠溶液混合强度关系的探讨 8888
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
The Sage Handbook of Digital Labour 600
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6416959
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8236043
关于积分的说明 17494537
捐赠科研通 5469776
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2889699
邀请新用户注册赠送积分活动 1866657
关于科研通互助平台的介绍 1703785