Simultaneously realizing ultrahigh energy storage density and efficiency in BaTiO3-based dielectric ceramics by creating highly dynamic polar nanoregions and intrinsic conduction

材料科学 储能 电容器 陶瓷 电介质 极化(电化学) 热传导 工程物理 热稳定性 铁电性 光电子学 电压 复合材料 电气工程 热力学 功率(物理) 化学工程 工程类 物理 物理化学 化学
作者
Changbai Long,Wenjie Zhou,Huiming Song,Kun Zheng,Wei Ren,Haijun Wu,Xiangdong Ding,Laijun Liu
出处
期刊:Acta Materialia [Elsevier BV]
卷期号:256: 119135-119135 被引量:123
标识
DOI:10.1016/j.actamat.2023.119135
摘要

Nowadays, it is urgent to explore advanced and eco-friendly energy storage capacitors based on lead-free relaxor ferroelectric (RFE) ceramics in order to meet the ever-increasing requirements in pulsed power systems. BaTiO3 (BT)-based RFE ceramics are considered as ones of the best high-temperature energy storage materials due to their good thermal stability. However, relatively low recoverable energy storage density (Wrec<5 J/cm3) has been a key bottleneck restricting the practical applications of them. Here, a novel strategy is proposed to create highly dynamic PNRs and the intrinsic conduction by introducing Bi(M1-0.015xTa0.015x)O3+0.015x (BMO-Ta, M=Mg2/3Ta1/3) to BT matrix. As a consequence, the designed (1-x)BT-x(BMO-Ta) ceramics exhibit dramatically enhanced energy storage properties including ultrahigh Wrec and efficiency (η), because of the coexistence of very slim polarization hysteresis (P-E) loops, large polarization difference (ΔP) and giant dielectric breakdown electric strength (Eb). Wrec and η of the x=0.25 ceramic reach up to 9.03 J/cm3 and 95.2% under 720 kV/cm, respectively. Furthermore, it shows excellent temperature/frequency/cycling stability over a wide range of 20−200 °C, 1−500 Hz and 1−3.3 × 105 cycles, respectively (the variations of Wrec and η are < 3% and < 4%, respectively). The findings in this paper not only indicate excellent comprehensive properties achieved in the novel (1-x)BT-x(BMO-Ta) system, but also provide an effective approach to explore advanced energy storage capacitors in other lead-free ceramic systems.
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
瑾亓亓完成签到,获得积分10
刚刚
大个应助草莓小蛋糕采纳,获得10
1秒前
温婉的凝芙完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
美好斓发布了新的文献求助10
4秒前
ephemeral完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
5秒前
5秒前
6秒前
7秒前
7秒前
8秒前
锂离子发布了新的文献求助10
8秒前
曾玲萍发布了新的文献求助10
8秒前
xiaozhao完成签到 ,获得积分10
8秒前
常富育发布了新的文献求助10
9秒前
心灵美尔安完成签到 ,获得积分10
9秒前
平安喜乐完成签到,获得积分10
11秒前
Linzi发布了新的文献求助10
11秒前
fxy发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
jjsss发布了新的文献求助10
12秒前
卖艺的读书人完成签到 ,获得积分10
13秒前
xuan完成签到,获得积分10
13秒前
yyyy发布了新的文献求助10
15秒前
丘比特应助pinpin采纳,获得10
15秒前
16秒前
欢喜板凳完成签到 ,获得积分0
16秒前
胖莹完成签到 ,获得积分10
17秒前
jie_e完成签到,获得积分10
17秒前
勤劳尔丝完成签到 ,获得积分10
17秒前
18秒前
小玉应助jjsss采纳,获得10
19秒前
19秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
19秒前
李爱国应助科研通管家采纳,获得10
19秒前
搜集达人应助科研通管家采纳,获得10
19秒前
JamesPei应助科研通管家采纳,获得10
19秒前
我是老大应助科研通管家采纳,获得10
19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
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Malcolm Fraser : a biography 700
Handbook of Optical Systems,Volume 6:Advanced Physical Optics 666
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 6513538
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8306899
关于积分的说明 17748871
捐赠科研通 5615452
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2924196
邀请新用户注册赠送积分活动 1901218
关于科研通互助平台的介绍 1762900