Superb Energy Storage Capability for NaNbO3‐Based Ceramics Featuring Labyrinthine Submicro‐Domains with Clustered Lattice Distortions

电容器 材料科学 电介质 陶瓷 陶瓷电容器 储能 光电子学 工程物理 电压 复合材料 电气工程 热力学 工程类 物理 功率(物理)
作者
Shengyang Wu,Bo Fu,Jingji Zhang,Huiwei Du,Quan Zong,Jiangying Wang,Zhongbin Pan,Wangfeng Bai,Peng Zheng
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (45) 被引量:69
标识
DOI:10.1002/smll.202303915
摘要

Designing superb dielectric capacitors is valuable but challenging since achieving simultaneously large energy-storage (ES) density and high efficiency is difficult. Herein, the synergistic effect of grain refining, bandgap widening, and domain engineering is proposed to boost comprehensive ES properties by incorporating CaTiO3 into 0.92NaNbO3 -0.08BiNi0.67 Ta0.33 O3 matrix (as abbreviated NN-BNT-xCT). Apart from grain refining and bandgap widening, multiple local distortions embedded in labyrinthine submicro-domains, as indicated by diffraction-freckle splitting and ½-type superlattices, produce slush-like polar clusters for the NN-BNT-0.2CT ceramic, which should be ascribed to the coexisting P4bm, P21 ma, and Pnma2 phases. Consequently, a high recoverable ES density Wrec of ≈ 7.1 J cm-3 and a high efficiency η of ≈ 90% at 646 kV cm-1 is achieved for the NN-BNT-0.2CT ceramic. Such hierarchically polar structure is favorable to superb comprehensive ES properties, which provide a strategy for developing high-performance dielectric capacitors.
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