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]
卷期号:256: 119135-119135 被引量:79
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
brick2024完成签到,获得积分10
1秒前
孤海未蓝完成签到,获得积分10
1秒前
高级牛马完成签到 ,获得积分10
1秒前
百里笑晴完成签到,获得积分10
1秒前
John完成签到,获得积分10
2秒前
SciGPT应助会举重的树采纳,获得10
3秒前
花花完成签到,获得积分10
4秒前
科研通AI6.1应助DuanJN采纳,获得10
4秒前
稳重的以珊完成签到 ,获得积分10
4秒前
烂漫的蜡烛完成签到 ,获得积分10
4秒前
东方烟完成签到,获得积分10
4秒前
眼睛大的从雪完成签到,获得积分10
5秒前
月yue完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
chx完成签到,获得积分10
6秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
7秒前
三七二十一完成签到 ,获得积分10
8秒前
简单567应助逆转采纳,获得10
8秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
9秒前
Lucas应助孙靖博采纳,获得10
9秒前
choup53完成签到,获得积分10
9秒前
jimmy完成签到,获得积分20
10秒前
现代的书本完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
LL完成签到,获得积分10
13秒前
开心小鸭子完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
xj305完成签到,获得积分10
14秒前
liyiliyi117完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
16秒前
RDQ完成签到,获得积分10
17秒前
宁静致远完成签到,获得积分10
17秒前
zy完成签到 ,获得积分10
18秒前
zhangyanxi完成签到,获得积分10
20秒前
腿毛怪大叔完成签到,获得积分10
20秒前
111完成签到,获得积分10
20秒前
呜呼完成签到,获得积分10
20秒前
白枫完成签到 ,获得积分0
21秒前
传奇3应助jimmy采纳,获得10
21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
Encyclopedia of Forensic and Legal Medicine Third Edition 5000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
从k到英国情人 1500
Cummings Otolaryngology Head and Neck Surgery 8th Edition 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5765205
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5559522
关于积分的说明 15407703
捐赠科研通 4900027
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2636147
邀请新用户注册赠送积分活动 1584368
关于科研通互助平台的介绍 1539610