The SrBi4Ti4O15-based sandwich-structured films for energy storage capacitors

电容器 材料科学 储能 复合材料 超级电容器 光电子学 工程物理 电容 电气工程 物理 电极 工程类 电压 功率(物理) 量子力学
作者
Ying Zhang,Dongpo Song,Zhenzhen Hui,Yu Lei,R. Z. Li,Chonghua Pei,Jie Yang
出处
期刊:Journal of Applied Physics [American Institute of Physics]
卷期号:136 (15)
标识
DOI:10.1063/5.0233632
摘要

Both large spontaneous polarization and high breakdown strength are necessary to achieve high recoverable energy density in capacitors. Unfortunately, there is a trade-off between them within the homogeneous medium. Therefore, a sandwich structure with a high polarization layer was designed in the Aurivillius phase lead-free film to address this issue. This strategy can effectively enhance the polarization capability by introducing a highly spontaneous polarization layer and also improve the breakdown strength by reducing the leakage current caused by interfacial barriers and grain refinement. Benefiting from the synergistic effects, a high energy density of 50.4 J/cm3 with a high efficiency of 76.6% in the sandwich-structure thin film capacitors were achieved. In addition, the energy storage performance exhibits good wide frequency range and high-temperature stability. This approach is generally applicable to the design of other ferroelectrics and dielectrics promises high-performance energy storage capacitors.
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