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: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
蛋妮完成签到 ,获得积分0
2秒前
容止发布了新的文献求助10
4秒前
杨永佳666完成签到 ,获得积分10
9秒前
奋斗诗云完成签到 ,获得积分10
10秒前
西瓜妹完成签到 ,获得积分10
12秒前
好大一只小坏蛋完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
ycd完成签到,获得积分10
16秒前
zty完成签到,获得积分10
18秒前
激动的xx完成签到 ,获得积分10
18秒前
dream完成签到 ,获得积分10
18秒前
LeungYM完成签到 ,获得积分10
20秒前
JamesPei应助Mcccccc采纳,获得10
20秒前
ai zs发布了新的文献求助10
22秒前
化身孤岛的鲸完成签到 ,获得积分10
23秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
天真依玉完成签到,获得积分10
26秒前
遨游的小鱼完成签到 ,获得积分10
27秒前
领导范儿应助kyt采纳,获得10
29秒前
yellow完成签到,获得积分10
31秒前
舒服的月饼完成签到 ,获得积分10
32秒前
小石头完成签到 ,获得积分10
32秒前
乐无忧完成签到 ,获得积分10
34秒前
Microbiota完成签到,获得积分10
35秒前
深情海秋完成签到,获得积分10
36秒前
xingyong发布了新的文献求助10
37秒前
38秒前
ironsilica完成签到,获得积分10
40秒前
kyt发布了新的文献求助10
42秒前
甜美香之完成签到 ,获得积分10
44秒前
开朗的哈密瓜完成签到 ,获得积分10
45秒前
46秒前
47秒前
紫枫完成签到,获得积分10
47秒前
阳阳杜完成签到 ,获得积分10
48秒前
Jankin完成签到 ,获得积分10
51秒前
Mcccccc发布了新的文献求助10
51秒前
hy完成签到 ,获得积分10
57秒前
和月折樱完成签到,获得积分10
1分钟前
蚂蚁飞飞完成签到,获得积分10
1分钟前
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
AnnualResearch andConsultation Report of Panorama survey and Investment strategy onChinaIndustry 1000
卤化钙钛矿人工突触的研究 1000
Engineering for calcareous sediments : proceedings of the International Conference on Calcareous Sediments, Perth 15-18 March 1988 / edited by R.J. Jewell, D.C. Andrews 1000
Continuing Syntax 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
2026 Hospital Accreditation Standards 500
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 6262630
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8084719
关于积分的说明 16891551
捐赠科研通 5333219
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2838951
邀请新用户注册赠送积分活动 1816356
关于科研通互助平台的介绍 1670134