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Preparation, characterization, and improvement in the energy storage properties of Bi(Li0.5Ta0.5)O3 modified Na0.5K0.5NbO3 ceramic system

材料科学 微观结构 电介质 陶瓷 正交晶系 烧结 分析化学(期刊) 铁电性 相(物质) 储能 粒度 复合材料 矿物学 晶体结构 结晶学 热力学 化学 功率(物理) 物理 光电子学 有机化学 色谱法
作者
Abdul Manan,Atta Ullah,Murad Ali Khan,Arbab Safeer Ahmad,Yaseen Iqbal,Ibrahim Qazi,Maqbool Ur Rehman,Amjad Ullah,Hanxing Liu
出处
期刊:Materials Research Bulletin [Elsevier BV]
卷期号:145: 111521-111521 被引量:14
标识
DOI:10.1016/j.materresbull.2021.111521
摘要

• We prepared (1-x)Na0.5K0.5NbO3-xBi (Li0.5Ta0.5) O3 ( x = 0, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20) ceramics via solid state sintering method. • The dense microstructure is observed for all compositions. • A high energy-storage density of 1.99 J/cm3 at a breakdown electric field of 151.9 kV/cm is achieved for the composition of x = 0.15. • Good temperature stability satisfying the condition of Δεr/εr200 °C ≤±15% in a working temperature range of 30 °C to 371 is observed for x = 0.15. (1-x)K 0.5 Na 0.5 NbO 3 -xBi (Li 0.5 Ta 0.5 )O 3 ( x = 0, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20) ceramics were processed using a solid-state sintering route. All the sintered samples were characterized in terms of phase, microstructure, dielectric, ferroelectric, and energy storage characteristics. A structural variation from orthorhombic to pseudo-cubic was observed with an increase in x from 0 to 0.20. At x ≥ 0.10, in addition to the parent phase, the formation of a secondary phase was also observed. The grain size decreased with an increase in x value to 0.15 and then increased, for example, at x = 0.20. A charged energy density (W s ) of ∼1.99 J/cm 3 along with a recoverable energy density (W rec ) of ∼1.10 J/cm 3 was obtained for the x = 0.15 composition. Moreover, the composition with x = 0.15 exhibited high stability of dielectric constant at temperatures ranging from 30 to 371 °C.
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