Peng Shi · Jin Liu · Yuechan Song · Lina Liu 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126

通过优化制备工艺，显著提升了0.72Bi0.5Na0.5TiO3-0.28SrTiO3（BNST）无铅弛豫铁电陶瓷的储能性能。该陶瓷在室温下表现出优异的放电能量密度（~3.2 J/cm³）和高效率（~90%），且在宽温域（25–150 °C）内保持稳定的储能特性。微观结构分析与介电性能测试表明，SrTiO3的引入增强了极化弛豫行为并抑制了介电损耗，从而改善高温下的储能稳定性。研究揭示了纳米尺度极性畴结构与氧空位调控对高温储能性能的关键作用，为高性能无铅储能陶瓷的设计提供了理论依据。

解读: 该无铅弛豫铁电陶瓷储能技术对阳光电源PowerTitan大型储能系统和ST系列储能变流器具有重要应用价值。研究实现的3.2 J/cm³高能量密度和90%高效率，可应用于储能系统的直流母线电容、功率模块吸收电容等关键位置，替代传统电解电容提升功率密度。其25-150°C宽温域稳定性与阳光电源储能产品面...

Changhyeon Han · Ki Ryun Kwon · Soi Jeong · Been Kwak 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年12月

研究了Al掺杂浓度及不同底电极对HfxZr₁₋ₓO₂（HZO）材料结晶性、铁电性、储能密度（ESD）和氧缺陷的影响。结果表明，这些性能变化与氧空位（VO）形成及四方相（t相）的稳定密切相关。较高Al浓度有助于增强t相稳定性，抑制向正交相（o相）转变，且该效应与底电极结构协同作用，显著调控HZO材料性能。研究为通过精确调控掺杂浓度与电极材料优化铁电器件提供了重要依据。

解读: 该HfO₂基铁电材料研究对阳光电源储能系统具有前瞻性应用价值。铁电材料的高储能密度特性可应用于ST系列储能变流器和PowerTitan系统的直流侧电容优化，通过Al掺杂调控实现更高能量密度和温度稳定性。氧空位调控机制为功率模块中SiC/GaN器件的栅极介质层优化提供理论依据，可提升器件开关特性和可靠...

Nano Energy · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126

提高介电电容器的能量存储密度是电力电子器件发展中的关键挑战。本研究在具有高极化和高居里温度的铋基层状钙钛矿类铁电体Bi4Ti3O12中，采用位点选择性多元素共掺杂策略，通过Pr3+在A位取代Bi3+引入阳离子无序，破坏长程铁电有序，显著降低剩余极化；同时Mn4+在B位取代Ti4+因d3与d0电子构型差异，延缓极化饱和。此外，掺杂浓度增加持续抑制薄膜漏电流，归因于微观结构优化与氧空位抑制，从而显著提升储能性能。

解读: 该铋基铁电薄膜储能技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的直流侧电容优化具有重要价值。研究通过多元素共掺杂实现的高储能密度介电电容器，可替代传统电解电容作为母线支撑电容，提升功率密度和可靠性。其高居里温度特性适配储能变流器宽温工作需求，低漏电流特性可降低损耗提升效率。该位...

Weiye Zhang · Dandan Sun · Jiahe Shen · Weiliang Liu · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

近年来，介电电容器因其安全性高、环境友好、功率密度大以及使用寿命长等优点而受到广泛关注。然而，受限于介电材料本身的性能瓶颈，介电电容器的能量存储密度仍不理想。因此，开发新型高性能介电材料势在必行。本研究采用表面羟基化的SiCN陶瓷（H-SiCN）作为填料，通过热压法制备了具有优异介电特性和较高能量存储密度的H-SiCN/PVDF复合材料。在对SiCN进行表面羟基化处理后，H-SiCN/PVDF复合材料的介电常数略有提高，介电损耗降低，且击穿强度显著增强。当H-SiCN的体积分数为20 vol%时...

解读: 该高性能介电材料技术对阳光电源储能系统具有重要应用价值。H-SiCN/PVDF复合材料实现12.23 J/cm³的储能密度提升,可应用于ST系列PCS的直流支撑电容和PowerTitan储能系统的薄膜电容优化,提升功率密度和系统可靠性。表面羟基化处理增强介电强度的方法,可为SiC功率器件的封装绝缘材...

Chenggeng Yao · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

用于储能器件的陶瓷基电容器需要同时具备高的能量密度和高效率。为了满足高性能无铅介电电容器的生产需求，本研究设计了(1−x)CaTiO3–BiMgSb((1−x)CT-BMS)（x = 0.05, 0.10, 0.15 和 0.20）陶瓷材料。研究表明，在击穿场强（Eb）为536 kV/cm的条件下，0.90CT-0.10BMS陶瓷表现出优异的总储能密度（Wtotal = 2.56 J/cm³）、较高的可回收储能密度（Wrec = 2.28 J/cm³）以及高效率（η = 89%）。此外，0.90...

解读: 该无铅陶瓷电容器技术展现出高能量密度(2.28 J/cm³)和高效率(89%)特性,对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan系统的直流母线电容、滤波电容优化具有重要参考价值。其宽温域稳定性(20-160°C)和高功率密度(53.56 MW/cm³)特性可提升PCS在极端工况下的可靠性,减小...

Neng Qin · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

采用传统的固相烧结法制备了(1 − x)Bi0.58Na0.42Ti0.96Mg0.04O3+δ - xSrTiO3（记为BNMT-xST）陶瓷，研究了SrTiO3含量对陶瓷的晶体结构、显微结构、介电性能及储能性能的影响。拉曼光谱和X射线衍射曲线的结果均表明，Sr2+的引入引起了晶格畸变。由于Sr2+的掺杂，陶瓷的晶粒尺寸减小。与x = 0的陶瓷（击穿强度为89 kV/cm）相比，掺杂后陶瓷的击穿强度提高至120 kV/cm以上。BNMT-0.35ST在46至289 °C温度范围内表现出优异的介...

解读: 该BNT基无铅陶瓷材料研究对阳光电源储能系统具有重要参考价值。其在中等电场下实现2.9 J/cm³能量密度和84.3%效率,且在25-125°C温度范围内保持稳定性能,可为ST系列PCS和PowerTitan储能系统的直流侧薄膜电容器选型提供新思路。材料优异的介电温度稳定性(46-289°C范围内T...

Muni Krishnaiah. A: contributed towards investigation · methodology · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

KNbO3（KNb）作为一种无铅材料，具有优异的能量存储密度（Wrec）和高击穿电场强度（Eb），是近年来研究的热点之一。然而，KNb在能量存储过程中伴随较大的能量损耗，导致其在强电场下的有效储能密度（Wrec）和效率（η）受到显著限制，从而影响了其实际应用。本研究提出一种创新方法，旨在提升NBT-SrT-xKNb陶瓷（x = 0.1–0.4）的储能性能。通过引入KNb，破坏了材料的长程有序结构，并有效细化晶粒尺寸，促使极性纳米区域（PNRs）的形成，从而有助于降低能量损耗。随着KNb含量的增加...

解读: 该无铅陶瓷材料研究对阳光电源储能系统具有重要参考价值。NBT-SrT-KNb陶瓷实现3.13 J/cm³储能密度和85%转换效率,其极性纳米区(PNRs)结构抑制能量损耗的机制,可启发ST系列PCS和PowerTitan储能系统中电容器介质材料的选型优化。材料在30 kV/cm电场下的应变响应特性,...

Zhixiong Ding · Wei Wu · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.384

摘要 可再生能源普遍具有品位低和不稳定性等特点，限制了其广泛利用。需要通过能量升级技术将不可直接利用的可再生能源转化为可用能源，同时还需要配备储能系统以解决能源供给与终端用户需求之间的时间与强度错配问题。因此，基于解吸-吸收循环的储能型热变换器（ESHT）被提出，并被视为一种有前景的解决方案。为进一步降低热输入温度并提升循环性能，实现对可再生能源的深度利用，本文提出并研究了一种新型两级ESHT循环。首先开展了初步实验，并利用实验结果验证了所建立的动态模型的准确性。随后，对比分析了基本型ESHT循...

解读: 该两级储能热变压器技术对阳光电源ST系列储能系统具有重要参考价值。研究实现了55-60°C低温热源下35-50°C温升,储能密度从51提升至96.1 kWh/m³,为PowerTitan等大型储能系统的热管理优化提供新思路。可探索将吸收式热泵技术集成到PCS热管理中,利用系统余热实现温度提升,降低冷...

The SEM-EDS facility provided by the RUSA grant is acknowledged. P-E loop tester · temperature-dependent dielectric facility provided by SERB grant CRG/2019/006990 are also acknowledged. · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

近年来，弛豫型铁电材料因其可调控的性能而受到广泛关注，展现出高能量存储密度和优异的高功率特性等显著性能。本研究采用常规固相反应法制备了无铅压电准同型相界（MPB）组成为0.935(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.065BaTiO3（NBT-6.5BT）的陶瓷样品，并通过在不同温度和保温时间下进行后续退火处理以获得不同晶粒尺寸的样品。高分辨率X射线衍射（HRXRD）分析证实了单斜晶相的存在，该单斜相作为菱方相与四方相之间的过渡桥接相。此外，高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）分析表明极性纳米区...

解读: 该NBT-BT无铅弛豫铁电陶瓷材料研究对阳光电源储能系统具有重要参考价值。通过后烧结退火优化晶粒尺寸,实现0.606 J/cm³储能密度和80%效率,为ST系列PCS和PowerTitan储能系统中的电容器介质材料选型提供新思路。其窄P-E回线特性可降低介质损耗,提升储能变流器功率密度。无铅环保特性...

Yi Zhang · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

无铅弛豫铁电体（RFEs）由于其优异的能量存储性能，在介电陶瓷电容器领域具有广阔的应用前景，例如脉冲功率器件、电机制造、传感器等。然而，实现高能量密度与高效率的协同优化仍是实际应用中的主要挑战。电容器的性能在很大程度上取决于金属电极与陶瓷之间的界面特性，这与载流子传输过程密切相关。本研究通过熵调控和阳离子缺陷调控来调节弛豫程度和缺陷偶极子，同时利用表面埋烧煅烧工艺实现表面微区区域缺陷的控制。我们设计并合成了系列BaTiO3基钙钛矿陶瓷材料及其表面阳离子缺陷改性样品，包括BaTiO3、Ba0.95...

解读: 该钛酸钡基无铅弛豫铁电陶瓷储能技术对阳光电源ST系列PCS及PowerTitan储能系统具有重要应用价值。通过表面阳离子缺陷工程实现高储能密度(1.193 J/cm³)和高效率(83.41%)的突破,可应用于直流母线电容、功率脉冲缓冲等关键环节,提升PCS功率密度和瞬态响应能力。该陶瓷电容器的低剩余...