【陶瓷材料】上海硅酸盐所高储能新型无铅介质陶瓷材料研究获系列进展

    上海硅酸盐所高储能新型无铅介质陶瓷材料研究获系列进展

随着不可再生能源的不断消耗和环境问题的日益严峻，开发和利用高性能、环保型储能材料成为当前科技和产业界的研究热点。介质储能电容器因其具有功率密度高、充放电速度快、稳定性优异和制造成本低等优势，在汽车电子、通信、航空、航天和尖端技术等领域显示出巨大的应用前景。

近年来，中国科学院上海硅酸盐研究所董显林团队开展了储能电容器用新型无铅介质材料的研究工作，并取得系列研究成果。该团队以钛酸钡（batio3）为基体，设计并合成了一种新型高性能batio3基弛豫铁电体（batio3-bi(zn1/2sn1/2)o3）储能介质材料。通过在batio3基体中引入bi(zn1/2sn1/2)o3，形成a位、b位离子无序，破坏了铁电长程有序，将铁电畴转化为极性纳米微区。利用极性纳米微区在外加电场下的快速响应，显著提高材料的储能密度和储能效率。该介质材料不仅兼具高储能密度（2.41 j/cm3）和高储能效率（91.6%），而且其储能特性还表现出优异的温度（20~160℃）、频率（1~1000hz）和疲劳（105次循环）稳定性，可满足x8r电容器的要求。相关研究阐明了储能特性的高稳定性来源于极性纳米微区的“弱耦合弛豫行为”。该工作以hot paper的形式发表在journal of materials chemistry c (j. mater. chem. c, 2018,6, 8528-8537)上。

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