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储能系统技术
★ 5.0
基于Bi0.5Na0.5TiO3-BaTiO3的无铅弛豫铁电陶瓷显著改善的能量存储特性
Significantly improved energy storage characteristics of Bi0.5Na0.5TiO3-BaTiO3-based lead-free relaxation ferroelectric ceramics
| 作者 | Minghui Sun · Li Wang · Ruiling Jia · Yang Fu |
| 期刊 | Journal of Materials Science: Materials in Electronics |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 卷/期 | 第 36.0 卷 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 介电陶瓷电容器 P4bm与R3c两相共存结构 NaNbO3 击穿电场 储能性能 |
语言:
中文摘要
介电陶瓷电容器受到了广泛关注。在本研究中，制备了(1-x)[0.92Bi0.5Na0.5TiO3-0.08(0.5Ca0.3Ba0.7TiO3-0.5BaTi0.8Zr0.2O3)]-xNaNbO3陶瓷材料。由于合理的两相（P4bm和R3c）共存结构以及NaNbO3的引入，陶瓷的击穿电场强度得到显著提升。结果表明，在x=0.12的0.88[0.92Bi0.5Na0.5TiO3-0.08(0.5Ca0.3Ba0.7TiO3-0.5BaTi0.8Zr0.2O3)]-0.12NaNbO3样品中实现了3.7 J/cm³的可恢复储能密度（Wr）和84.8%的能量效率（η）。此外，在160 °C时，该样品在240 kV/cm的电场下仍具有2.8 J/cm³的Wr和92.1%的η。同时，该样品还表现出优异的功率密度以及快速充放电能力。
English Abstract
Dielectric ceramic capacitors have received a great deal of attention. In this work, (1- x )[0.92Bi 0.5 Na 0.5 TiO 3 -0.08(0.5Ca 0.3 Ba 0.7 TiO 3 -0.5BaTi 0.8 Zr 0.2 O 3 )]- x NaNbO 3 ceramics were prepared. The breakdown electric field of the ceramics is significantly enhanced, thanks to the rational two-phase ( P 4bm and R 3c) coexistence structure and introduction of NaNbO 3 . As a result, a recoverable energy storage density ( W r ) of 3.7 J/cm 3 and an efficiency ( η ) of 84.8% are achieved in 0.88[0.92Bi 0.5 Na 0.5 TiO 3 -0.08(0.5Ca 0.3 Ba 0.7 TiO 3 -0.5BaTi 0.8 Zr 0.2 O 3 )]-0.12NaNbO 3 sample. In addition, at 160 °C, the sample has 2.8 J/cm 3 of W r and 92.1% of η at 240 kV/cm. Besides, the sample has excellent power density and rapid charge/discharge capability.
S
SunView 深度解读
该无铅弛豫铁电陶瓷材料在高温(160°C)下仍保持2.8 J/cm³储能密度和92.1%效率,对阳光电源ST系列PCS和PowerTitan储能系统具有重要价值。其快速充放电能力和高功率密度特性可优化储能变流器的直流侧电容设计,提升系统功率密度和温度适应性。该材料的高击穿场强特性可为三电平拓扑中的母线电容提供更可靠的介质方案,同时其无铅环保特性符合绿色能源战略,可应用于光储充一体化系统的脉冲功率缓冲单元。