SrTiO3掺杂0.75Bi0.5Na0.5TiO3 - 0.25Ba0.85Ca0.15Zr0.9O3陶瓷的储能性能研究

doi:10.16039/j.cnki.cn22-1249.2025.01.004

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摘要随着电子元件的高度集成化和多元化发展，介质陶瓷储能电容器因具有高功率密度、低成本及耐高温等特性而受到广泛关注。采用传统固相反应制备 (1 - x)(0.75Bi?.?Na?.?TiO? - 0.25Ba?.??Ca?.??Zr?.?Ti?.?O?) - xSrTiO?(简写为 0.75BNT - 0.25BCZT - ST?,x = 0.05、0.10、0.15 和 0.20) 无铅储能陶瓷，研究 SrTiO?(ST) 掺杂对 BNT - BCZT 陶瓷晶体结构和储能性能的影响。在 1200 ℃下烧结的陶瓷样品具有单相钙钛矿结构。ST 掺杂对 BNT - BCZT 陶瓷的微观结构和弛豫特性产生显著影响，诱致陶瓷发生铁电到弛豫铁电相变的主要原因是极性纳米微区 (PNRs) 的形成。在 380 kV/cm 电场强度下，x = 0.15 样品获得较高可释放能量密度 W_rec = 3.849 J/cm3 和储能效率 η = 74.74%, 良好的储能性能表明该材料在储能电容器领域具有广阔的应用前景。

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关键词: 钛酸铋钠掺杂弛豫铁电体储能性能

Abstract: With the highly integrated and diversified development of electronic components, dielectric ceramic capacitors have attracted wide attention due to their high power density, low cost, and high temperature resistance. In this work, we used a conventional solid-phase reaction to prepare (1 - x)(0.75Bi?.?Na?.?TiO? - 0.25Ba?.??Ca?.??Zr?.?Ti?.?O?) - xSrTiO? (abbreviated as 0.75BNT - 0.25BCZT - ST?, x = 0.05, 0.10, 0.15, and 0.20) lead-free energy storage ceramics to investigate the effect of SrTiO? (ST) doping on the crystal structure and energy storage properties of BNT - BCZT ceramics. The ceramic samples were sintered at a temperature of 1200 ℃ with a single-phase perovskite structure. The ST doping has a significant effect on the microstructure and relaxation properties of the BNT - BCZT ceramics, and the main reason for inducing ferroelectric - to - relaxed ferroelectric phase transition of the ceramics was the formation of polar nanoregions (PNRs). The high releasable energy density W_rec of 3.849 J/cm3 and energy storage efficiency η of 74.74% were obtained for x = 0.15 samples at the electric field strength of 380 kV/cm, the good energy storage performance indicates that this material has a promising application in the field of energy storage capacitors.

Key words: sodium bismuth titanate doping relaxation ferroelectric energy storage pertormance

出版日期: 2025-01-25 发布日期: 2025-07-05 整期出版日期: 2025-01-25

ZTFLH:

O 614.23

引用本文:

段龙晓, 郝加西, 韩丹丹, 王长昊. SrTiO₃掺杂0.75Bi_0.5Na_0.5TiO₃- 0.25Ba_0.85Ca_0.15Zr_0.9O₃陶瓷的储能性能研究[J]. 吉林化工学院学报, 2025, 42(1): 23-27.
DUAN Longxiao, HA Jiaxi, HAN Dandan, WANG Changhao. Energy Storage Properties of SrTiO₃Doped 0.75Bi_0.5Na_0.5TiO₃- 0.25Ba_0.85Ca_0.15Zr_0.9O₃Ceramics. Journal of Jilin Institute of Chemical Technology, 2025, 42(1): 23-27.

链接本文:

https://xuebao.jlict.edu.cn/CN/10.16039/j.cnki.cn22-1249.2025.01.004 或 https://xuebao.jlict.edu.cn/CN/Y2025/V42/I1/23

[1]	郝加西, 孟凡旭, 王长昊. Sr0.7Bi0.2TiO3掺杂Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3基陶瓷的储能性能及介电机理研究#br#[J]. 吉林化工学院学报, 2024, 41(11): 18-23.
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