Multiphase Engineered BNT-Based Ceramics with Simultaneous High Polarization and Superior Breakdown Strength for Energy Storage Applications

材料科学 陶瓷 极化(电化学) 介电强度 烧结 粒度 复合材料 储能 脉冲功率 四方晶系 电介质 光电子学 相(物质) 电压 热力学 电气工程 功率(物理) 物理化学 工程类 有机化学 化学 物理
作者
Chaoqiong Zhu,Ziming Cai,Bing Luo,Xu Cheng,Limin Guo,Ying Jiang,Xiuhua Cao,Zhenxiao Fu,Longtu Li,Xiaohui Wang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:13 (24): 28484-28492 被引量:56
标识
DOI:10.1021/acsami.1c06075
摘要

Dielectric ceramics are crucial for high-temperature, pulse-power energy storage applications. However, the mutual restriction between the polarization and breakdown strength has been a significant challenge. Here, multiphase engineering controlled by the two-step sintering heating rate is adopted to simultaneously obtain a high polarization and breakdown strength in 0.8(0.95Bi0.5Na0.5TiO3–0.05SrZrO3)–0.2NaNbO3 (BNTSZNN) ceramic systems. The coexistence of tetragonal (T) and rhombohedral (R) phases benefits the temperature stability of BNTSZNN ceramics. Increasing the heating rate during sintering reduces the diffusion of SrZrO3 and NaNbO3 into Bi0.5Na0.5TiO3, which results in a high proportion of the R phase and a finer grain size. The overall polarization is enhanced by increasing the proportion of the high-polarization R phase, which is demonstrated using a first-principles method. Meanwhile, the finer grain size enhances the breakdown strength. Following this design philosophy, an ultrahigh Wdis of 5.55 J/cm3 and η above 85% is achieved in BNTSZNN ceramics as prepared with a fast heating rate of 60 °C/min given a simultaneously high polarization of 43 μC/cm2 and high breakdown strength of 350 kV/cm. Variations in the discharge energy density from room temperature to 160 °C are less than 10%. Additionally, such BNTSZNN ceramics exhibit an ultrafast discharge speed with τ0.9 at approximately 60 ns, which shows great potential in pulse-power system applications.
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
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
鲤鱼依白完成签到 ,获得积分10
刚刚
活泼红牛完成签到,获得积分20
1秒前
灵巧的坤发布了新的文献求助10
3秒前
李爱国应助小巧的如冬采纳,获得10
3秒前
葵葵发布了新的文献求助10
4秒前
风中雅阳完成签到,获得积分20
5秒前
无名完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
7秒前
平淡寄云完成签到,获得积分10
11秒前
可靠的念柏应助活泼红牛采纳,获得10
11秒前
李健应助葵葵采纳,获得30
11秒前
天天快乐应助白苏采纳,获得10
11秒前
12秒前
鲜艳的向南完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
ASHhan111完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
chaning发布了新的文献求助10
15秒前
velen完成签到,获得积分10
15秒前
kjlee完成签到,获得积分10
16秒前
糊涂的勒发布了新的文献求助10
17秒前
18秒前
18秒前
细心尔琴发布了新的文献求助10
20秒前
Akim应助hxnz2001采纳,获得10
21秒前
科研張应助红李子采纳,获得30
21秒前
21秒前
22秒前
Tao发布了新的文献求助10
23秒前
缥缈冷亦发布了新的文献求助10
24秒前
飘逸锦程完成签到 ,获得积分10
24秒前
二牛发布了新的文献求助30
25秒前
25秒前
精明芷雪完成签到,获得积分10
25秒前
26秒前
26秒前
B1ackSugar完成签到,获得积分10
27秒前
27秒前
27秒前
高分求助中
The Oxford Handbook of Social Cognition (Second Edition, 2024) 1050
Kinetics of the Esterification Between 2-[(4-hydroxybutoxy)carbonyl] Benzoic Acid with 1,4-Butanediol: Tetrabutyl Orthotitanate as Catalyst 1000
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 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 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3140687
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2791513
关于积分的说明 7799361
捐赠科研通 2447868
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1302096
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 626439
版权声明 601194