一种基于位点选择的多元素共掺杂策略在三层铋基层状钙钛矿类结构铁电体中实现高储能性能

A site-selection multi-element co-doping strategy in three-layered bismuth-based layered perovskite-like structure ferroelectrics leads to large energy storage capability

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...