Achieving excellent energy storage performances and eminent charging-discharging capability in donor (1-x)BT-x(BZN-Nb) relaxor ferroelectric ceramics

电容器 陶瓷 材料科学 铁电性 储能 极化(电化学) 电气工程 电压 工程物理 光电子学 热力学 复合材料 物理 化学 工程类 电介质 物理化学 功率(物理)
作者
Changbai Long,Wenjie Zhou,Laijun Liu,Huiming Song,Haijun Wu,Kun Zheng,Wei Ren,Xiangdong Ding
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:459: 141490-141490 被引量:29
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.141490
摘要

Prodigious efforts have been paid to explore excellent dielectric energy storage capacitors based on lead-free relaxor ferroelectric (RFE) ceramics in the last decades. However, there are rare candidates among them simultaneously possessing high energy storage density (Wrec), high efficiency (η), wide work temperature range and stable charge–discharge ability, etc. In this work, excellent energy storage performances are achieved in donor doped BaTiO3 (BT)-based RFE ceramics by adopting two effective strategies of domain engineering and defect engineering. By introducing Bi(Zn2/3-0.01xNb1/3+0.01x)O3+δ (BZN-Nb) into BT matrix, firstly, long-range ferroelectric polarization is broken to form polar nanoregions (PNRs) via domain engineering. Subsequently, Nb donor substitution results in a dramatic increase in bulk resistivity (ρb) accompanied by a significant increase in dielectric breakdown electric strength (EDBS) via defect engineering. Finally, a combination of relative high Pmax, much low Pr and giant EDBS ensures that the optimum composition x = 0.3 in (1-x)BT-x(BZN-Nb) system exhibits high Wrec of 5.96 J/cm3 and high η of 89.5 %. Such properties together with good thermal stability (up to 220 °C), good fatigue endurance (for 106 cycles) and eminent charging-discharging capability (e.g., discharge time t0.9 ∼ 50 ns, current density CD ∼ 1.17 kA/cm2 and power density PD ∼ 175.38 MW/cm3 at 300 kV/cm) suggest that the 0.7BT-0.3(BZN-Nb) ceramic is a very promising candidate among lead-free dielectric capacitors for energy storage applications.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
牛马完成签到 ,获得积分10
7秒前
悦耳的城完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
负责惊蛰完成签到 ,获得积分10
9秒前
xiaoze完成签到 ,获得积分10
12秒前
xgx984完成签到,获得积分10
16秒前
Heart_of_Stone完成签到 ,获得积分10
17秒前
luckyhan完成签到 ,获得积分10
20秒前
CadoreK完成签到 ,获得积分10
21秒前
善良的火完成签到 ,获得积分10
25秒前
橙子完成签到 ,获得积分10
26秒前
Eton完成签到,获得积分10
26秒前
虎妞完成签到 ,获得积分10
29秒前
大力的灵雁应助ddk六采纳,获得10
34秒前
36秒前
GTR的我完成签到 ,获得积分10
38秒前
海边的曼彻斯特完成签到 ,获得积分10
39秒前
苹果大侠完成签到 ,获得积分10
40秒前
南宫士晋完成签到 ,获得积分10
41秒前
42秒前
Autin完成签到,获得积分10
47秒前
55秒前
waswas完成签到,获得积分10
56秒前
香蕉飞瑶完成签到 ,获得积分10
58秒前
Mark完成签到 ,获得积分10
59秒前
wuqs发布了新的文献求助10
1分钟前
我正在使用鱼雷再装填消耗品完成签到,获得积分10
1分钟前
lucky完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
wuqs发布了新的文献求助10
1分钟前
聪明的冥茗完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
完美世界应助花花采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
森林林林完成签到 ,获得积分10
1分钟前
易瑾完成签到 ,获得积分10
1分钟前
wuqs发布了新的文献求助10
1分钟前
布吉岛呀完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
yao完成签到,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Quality by Design - An Indispensable Approach to Accelerate Biopharmaceutical Product Development 800
Pulse width control of a 3-phase inverter with non sinusoidal phase voltages 777
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Research Methods for Applied Linguistics: A Practical Guide 600
Research Methods for Applied Linguistics 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6404400
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8223606
关于积分的说明 17430102
捐赠科研通 5456986
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2883660
邀请新用户注册赠送积分活动 1859855
关于科研通互助平台的介绍 1701334