尹训茜倪金哲孙大宇陈昭伟贾芷若 · 高电压技术 · 2025年5月 · Vol.51

随着电力电子技术向多功能、集成化和微型化发展，传统介电材料难以满足器件对高能量密度及轻小型化的需求。聚合物纳米复合电介质因其优异的加工性、可设计性和介电性能备受关注。本文综述了该类材料及其界面特性，系统总结了低填料含量、核壳结构填料、聚合物表面修饰及多层结构等高储能密度材料的设计策略，并分析了当前存在的问题，展望了未来发展方向。

解读: 该高储能密度聚合物纳米复合电介质材料研究对阳光电源储能及电力电子产品具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统中，薄膜电容器作为直流母线支撑和滤波关键器件，采用高储能密度电介质材料可显著提升功率密度，实现系统轻量化和小型化。在SG系列光伏逆变器的1500V高压系统中，该...

Ekta Kumari · Dova Kalyan · Surendra Kumar Makineni · Ajay Kumar Kalyani · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126

本研究揭示了(Na0.5Bi0.5)TiO3基陶瓷中组分与温度诱导的结构和介电反常共存现象，显著优化了其介电与能量存储性能。通过调控B位复合掺杂，材料在居里温度附近表现出宽温域介电峰及增强的极化响应，同时抑制了漏电流。该反常行为源于局部化学不均匀性与动态缺陷偶极子的协同作用，促进了弛豫型铁电态的形成。结果表明，储能密度与效率同步提升，为高性能无铅储能陶瓷的设计提供了新思路。

解读: 该(Na0.5Bi0.5)TiO3基无铅压电陶瓷的介电与储能性能优化技术对阳光电源储能系统具有重要参考价值。研究揭示的组分-温度协同调控机制可启发ST系列储能变流器中薄膜电容器的材料选型，通过宽温域介电稳定性提升PowerTitan系统在极端工况下的可靠性。弛豫铁电态带来的高储能密度与低漏电流特性，...

Rui Sun · Jieyu Chen · Nano Energy · Thin Solid Films · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126

采用溶胶-凝胶结合等离子体技术制备了Bi5Mg0.5Ti3.5−xZr_xO15（BMTZ_x_O，x = 0.00, 0.05, 0.10, 0.15）弛豫铁电薄膜。引入多取向B位缺陷离子对并增强局域晶格畸变，提高了薄膜的极化强度。缺陷离子对与弱电负性离子（Zr4+和Mg2+）的相互作用优化了弛豫特性，解耦铁电畴并为外场诱导的宏观畴提供恢复力。当x = 0.05时，薄膜在中低电场下表现出优异的能量存储性能，可回收储能密度达72.5 J/cm³，效率为70.0%。该研究为介电薄膜的高性能储能设计...

解读: 该弛豫铁电薄膜储能技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要参考价值。研究中72.5 J/cm³的高储能密度和70%效率在中低电场下实现，可为储能系统的直流侧薄膜电容器设计提供新方案。离子对工程优化的弛豫特性和畴解耦机制，可应用于改善储能变流器母线电容的快速充放电性能...

Copper Cobalt Oxide (CuCo2O4) · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

铜钴氧化物（CuCo2O4）作为一种尖晶石型金属氧化物材料，因其在能量存储、光催化、电化学传感器、太阳能电池以及生物医学领域的应用而受到广泛关注。然而，其全面潜力的发挥仍受到诸多因素的限制，包括导电性差、储存容量有限、结构无序、转化反应过程中的微观结构变化、光催化效率低以及电化学灵敏度不足等问题。此外，现有的制备技术尚无法合成具有复杂微观结构的CuCo2O4（CCO），从而进一步提升其性能并拓展其应用范围。在本综述中，我们讨论了多种用于构建不同CCO微观结构的合成技术，并从有害物质使用、耗时、性...

解读: CuCo2O4尖晶石材料在储能、光催化及传感领域的研究对阳光电源具有重要参考价值。其在超级电容器和电池中的电荷存储特性可为ST系列储能系统的电极材料优化提供思路,提升PowerTitan产品的能量密度和循环寿命。材料的光催化和氧析出反应特性可启发光伏制氢一体化方案开发。此外,其电化学传感性能可应用于...

Minghui Sun · Li Wang · Ruiling Jia · Yang Fu · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

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...

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...

National Natural Science Foundation of China · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

研究了(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3（BCZT）-x wt% Li2CO3陶瓷（x = 0, 1, 2, 3和4）的介电、铁电及储能性能。随着x增加至2，由于晶体结构畸变增强，弥散相变逐渐增强；当x进一步增大时，由于氧空位的产生，弥散相变逐渐减弱。在x = 3时，由于平均晶粒尺寸较大，获得了高达15,488的最大介电常数εm。同时，BCZT-3 wt% Li2CO3陶瓷表现出最优的储能性能。与纯BCZT陶瓷相比，BCZT-3 wt% Li2CO3陶瓷的储能密度从71 m...

解读: 该BCZT陶瓷电容储能技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan系统具有重要参考价值。通过Li2CO3助烧剂优化,材料储能密度提升至143 mJ/cm³,效率达69%,可应用于PCS直流侧支撑电容和滤波电容设计。高介电常数(εm=15,488)特性有助于减小无源器件体积,提升储能系统功率...

National Science Foundation of China (Grant no. 52102125) · the Natural Science Foundation of Fujian Province (Grant no. 2022J01943) · the Opening Project of Key Laboratory for Ultrafine Materials · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

为了满足高性能无铅介电电容器的生产需求，将Bi0.1Na0.7NbO3（BNN）引入到Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5TiO3（BNKT）陶瓷中。系统地分析了BNKT-xBNN（x = 0–0.20）的相结构、显微结构、介电性能和能量存储特性。BNN的引入降低了剩余极化强度（Pr），并增强了弛豫行为，从而改善了能量存储性能。特别是，BNKT-0.10BNN组分实现了高达1.95 J/cm³的可恢复能量存储密度（Wrec），能量效率（η）达到76.2%。此外，当x = 0.10时，其电容...

解读: 该无铅陶瓷电容器技术对阳光电源储能系统具有重要参考价值。其1.95 J/cm³的能量密度和76.2%的效率,以及37-400°C宽温稳定性,可为ST系列PCS和PowerTitan储能系统的直流母线电容、滤波电容提供高温可靠方案。特别是在光储一体化应用中,该材料的低介电损耗(0.0032)和高温特性...

Jong Yeog Son · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

采用脉冲激光沉积法（PLD）在高度有序热解石墨（HOPG）衬底上制备了La掺杂的Bi1.2FeO3（BFO）薄膜，并系统研究了镧（La）掺杂对薄膜漏电流、铁电性、磁性及疲劳特性的影响。本研究重点探讨了不同La掺杂浓度对材料储能性能和多铁性的影响。结果表明，优选（111）取向的多晶BFO薄膜，尤其是掺杂10 mol.% La的样品，表现出优异的结晶质量和突出的铁电性能。随着La掺杂浓度的增加，BFO薄膜的漏电流特性得到改善，同时磁性也有所增强。未掺杂La时，BFO薄膜的剩余极化约为23.9 μC/...

解读: 该La掺杂BiFeO3薄膜技术展现出优异的储能性能,最高能量密度达70.6 J/cm³、效率68.2%,对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan系统具有重要参考价值。多铁性材料的低漏电流和高极化特性可启发新型电容储能单元设计,potentially提升ESS系统的功率密度和循环寿命。该薄膜...

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps · institutional affiliations. · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

通过化学沉淀法合成结合ZnO、CuO和CoO的锌基三元复合量子点（CQDs），标志着在储能应用领域的重要进展。X射线衍射（XRD）分析显示该材料具有混合的半晶态与非晶态结构，体现出其复杂的本质。紫外-可见光谱（UV–Visible Spectroscopy）表明其半导体带隙为1.76 eV，预示其具备高导电性的潜力。采用光致发光（PL）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱（EDX）、透射电子显微镜结合选区电子衍射（TEM with SAED）、X射线光电子能谱（XPS）、循环伏安法（C...

解读: 该ZnO/CuO/CoO三元纳米复合材料展现出1914 Fg⁻¹的超高比电容和54 Whkg⁻¹能量密度,为阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan系统的电化学储能单元提供了材料创新方向。其1000次循环后仍保持97%库仑效率的稳定性,可优化ESS解决方案的长寿命设计。5.5×10⁻² S/...

Tio Putra Wendari · Restu Rahmi Tazkiya · Muhammad Ali Akbar · Alfir Rizki 等5人 · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

采用熔盐法合成了Na0.5Bi0.5TiO3（NBT）和Na0.25Bi0.25Ba0.5TiO3（NBBT）钙钛矿样品，并对其结构、形貌和电学性能进行了系统分析。两种样品均呈现单相菱方晶系结构，空间群为R3c。Rietveld精修结果表明，由于Ba2+的离子半径大于Na+和Bi3+，Ba掺杂导致晶胞体积增大。傅里叶变换红外光谱（FTIR）显示Ti–O键振动峰发生位移，表明在NBBT中Ti–O键有所伸长。扫描电子显微镜（SEM）分析表明，Ba取代后晶粒呈板状各向异性，且晶粒尺寸减小。NBT和NB...

解读: 该钙钛矿介电材料研究对阳光电源储能系统具有重要参考价值。NBBT材料在35kV/cm低电场下实现21.56mJ/cm³储能密度和94.21%能量效率,其弛豫铁电特性可启发ST系列PCS的电容器优化设计。Ba²⁺掺杂引起的结构畸变增强储能性能,为PowerTitan系统中DC-link电容、滤波电容的...

Dost Muhammad · Sohail Ahmad · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

当前能源环境下，快速工业扩张引发的能源危机日益加剧，使得开发先进的储能系统成为必要。基于过渡金属硫化物的氧化物因其优异的导电性和储能能力，成为超级电容器（SC）阴极材料的理想选择。本研究采用简单的水热合成法和湿化学法设计并制备了FeS/MgO复合纳米颗粒。与所制备的MgO纳米球（87 Fg⁻¹）和FeS纳米片（90 Fg⁻¹）相比，基于FeS/MgO复合纳米颗粒的电极在1 Ag⁻¹电流密度下表现出高达350 Fg⁻¹的比容量。此外，由于其协同效应、高比表面积、丰富的活性位点以及分级结构，FeS/...

解读: 该FeS-MgO复合超级电容器技术展现出350 Fg⁻¹的超高比容量和32.7 Wh/kg能量密度,对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan系统具有重要参考价值。其2000次循环后86%容量保持率可启发我们优化储能系统的功率缓冲单元设计,特别适用于工商业光伏场景中的高频充放电应用。复合材料...

Xing Zhang · Chen Zhang · Haoliang Li · Zhipeng Ma 等5人 · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

采用溶胶-凝胶旋涂法制备了钙（Ca²⁺）掺杂的BZT薄膜Ba₁₋ₓCaₓZr₀.₂Ti₀.₈O₃（x = 0, 0.05, 0.1, 0.15和0.2），并将其沉积在Pt/Ti/SiO₂/Si基底上，用于脉冲电容器应用。通过调节Ca²⁺浓度，系统表征了Ba₁₋ₓCaₓZr₀.₂Ti₀.₈O₃薄膜的微观结构、铁电性能及储能性能。结果表明，Ca²⁺掺杂的BZT薄膜呈现单相钙钛矿结构。随着Ca²⁺浓度的增加，由于Ca²⁺离子取代BZT晶格A位离子，晶胞体积和容差因子均有所下降。当Ca²⁺含量增至x =...

解读: 该钙掺杂钛酸锆钡薄膜技术对阳光电源储能系统具有重要参考价值。研究实现的4210kV/cm击穿场强和33.1J/cm³能量密度,为ST系列PCS的薄膜电容器选型提供新方向。超高耐压特性可优化PowerTitan储能系统的直流母线电容设计,提升功率密度和循环寿命。纳米晶粒结构带来的低漏电流特性,可应用于...

Durga Prasad Nayak · Rinku Dhurua · Ranabrata Mazumder · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

由于在传感器、执行器、换能器和储能器件中的潜在应用，无铅铁电材料正受到广泛的研究关注。无铅铁电陶瓷的电学和结构性能显著受晶粒尺寸的影响，从而进一步影响其储能性能。本研究系统地探讨了特定无铅伪三元铁电体系0.4(Na0.5Bi0.5TiO3)–0.225BaTiO3–0.375BiFeO3的储能能力对晶粒尺寸的依赖性。通过传统的固相合成法制备了具有不同晶粒尺寸的样品，并通过调控烧结条件实现晶粒尺寸的控制。本文严格考察了晶粒尺寸与介电常数、铁电极化、击穿强度和能量密度等关键参数之间的关系。X射线衍射...

解读: 该无铅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。研究揭示的晶粒尺寸优化(~6μm)实现1.5 J/cm³储能密度及宽温域稳定性(-25至175°C),可启发ST系列PCS中直流支撑电容器的材料选型优化。其高击穿强度与低介电损耗特性适用于PowerTitan储能系统的功率模块无源器件改进,提...