通过钙掺杂在BaTiO3–Bi(Mg0.5Ti0.5)O3基弛豫铁电陶瓷中实现优异的能量存储性能

Excellent energy storage properties in BaTiO3–Bi(Mg0.5Ti0.5)O3-based relaxor ferroelectric ceramics via Ca doping

Haiyang Qi · Shiguang Yan · Biao He · Meng Xie · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

源于二元固溶体的介电陶瓷因其优异的弛豫特性，成为脉冲器件电容器的有力候选材料。研究结果表明，0.8Ba1−xCaxTiO3–0.2Bi(Mg0.5Ti0.5)O3（BCT–BMT–xCa）具有较高的击穿强度和介电常数，从而增强了其能量存储能力。当钙掺杂量为0.16时，材料在击穿前达到最高的电场强度（最大电场E_max = 610 kV/cm），较未掺杂组分提升了42%，并实现了最大的可恢复储能密度（W_rec = 6.74 J/cm³，η = 83.05%）。脉冲充放电测试表明，在300 kV/...

解读: 该钛酸钡基弛豫铁电陶瓷技术对阳光电源储能系统具有重要应用价值。其6.74 J/cm³的能量密度、610 kV/cm击穿强度和31ns超快放电响应,可显著提升ST系列PCS和PowerTitan储能系统的功率密度与响应速度。高介电陶瓷电容器可优化DC-Link母线电容设计,减小体积提升功率密度,特别适...

钙掺杂锆钛酸钡薄膜的储能特性及击穿强度增强

Energy storage properties and enhanced breakdown strength of calcium-doped barium zirconate titanate thin films prepared by the sol–gel method

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...