Chemical Framework to Design Linear-like Relaxors toward Capacitive Energy Storage

化学 电容感应 储能 能量(信号处理) 纳米技术 热力学 电气工程 统计 工程类 功率(物理) 物理 材料科学 数学
作者
Hui Liu,Zheng Sun,Ji Zhang,Huajie Luo,Yuanpeng Zhang,Andrea Sanson,Manuel Hinterstein,Laijun Liu,Jöerg C. Neuefeind,Jun Chen
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:146 (5): 3498-3507 被引量:60
标识
DOI:10.1021/jacs.3c13405
摘要

ABO3-type perovskite relaxor ferroelectrics (RFEs) have emerged as the preferred option for dielectric capacitive energy storage. However, the compositional design of RFEs with high energy density and efficiency poses significant challenges owing to the vast compositional space and the absence of general rules. Here, we present an atomic-level chemical framework that captures inherent characteristics in terms of radius and ferroelectric activity of ions. By categorizing A/B-site ions as host framework, rattling, ferroelectrically active, and blocking ions and assembling these four types of ions with specific criteria, linear-like relaxors with weak locally correlated and highly extendable unit-cell polarization vectors can be constructed. As example, we demonstrate two new compositions of Bi0.5K0.5TiO3-based and BaTiO3-based relaxors, showing extremely high recoverable energy densities of 17.3 and 12.1 J cm-3, respectively, both with a high efficiency of about 90%. Further, the role of different types of ions in forming heterogeneous polar structures is identified through element-specific local structure analysis using neutron total scattering combined with reverse Monte Carlo modeling. Our work not only opens up new avenues toward rational compositional design of high energy storage performance lead-free RFEs but also sheds light on atomic-level manipulation of functional properties in compositionally complex ferroelectrics.
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
刚刚
刚刚
1秒前
phw2333发布了新的文献求助20
1秒前
儒雅的续发布了新的文献求助10
1秒前
不喜发布了新的文献求助10
2秒前
莫1031发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
3秒前
yyee给yyee的求助进行了留言
3秒前
大模型应助xxxxxx采纳,获得10
3秒前
CipherSage应助高工采纳,获得10
4秒前
4秒前
yc发布了新的文献求助10
4秒前
李子浩发布了新的文献求助10
4秒前
7秒前
7秒前
sycsyc完成签到,获得积分10
8秒前
慕青应助橘子叶采纳,获得10
8秒前
15发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
彭于晏应助潇洒的以柳采纳,获得10
11秒前
一路向北发布了新的文献求助10
11秒前
开元完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
xlll发布了新的文献求助10
12秒前
xxxxxx发布了新的文献求助10
13秒前
owo完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
15秒前
15秒前
上官若男应助曹琳采纳,获得20
15秒前
15秒前
王阿欣发布了新的文献求助10
15秒前
cling完成签到,获得积分10
15秒前
15完成签到,获得积分10
17秒前
不喜完成签到,获得积分10
17秒前
chahu完成签到 ,获得积分20
17秒前
李爱国应助王邵梅采纳,获得10
17秒前
高工发布了新的文献求助10
18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
Lewis’s Child and Adolescent Psychiatry: A Comprehensive Textbook Sixth Edition 2000
Wolffs Headache and Other Head Pain 9th Edition 1000
Continuing Syntax 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 510
Austrian Economics: An Introduction 400
中国公共管理案例库案例《一梯之遥的高度》 400
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 6226714
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8051629
关于积分的说明 16789149
捐赠科研通 5310137
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2828584
邀请新用户注册赠送积分活动 1806310
关于科研通互助平台的介绍 1665170