通过离子对工程实现Bi5Mg0.5Ti3.45Zr0.05O15薄膜优异的低电场储能性能

Excellent low electric field energy storage properties in Bi5Mg0.5Ti3.45Zr0.05O15 films via ion pair engineering

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...