Superior energy storage performance in lead-free NaNbO 3 -based multilayer ceramic capacitors enabled by relaxor-to-superparaelectric crossover

材料科学 电介质 电容器 陶瓷 铁电性 渡线 介电常数 储能 极化(电化学) 数码产品 功勋 光电子学 陶瓷电容器 工程物理 极地的 铁电陶瓷 热稳定性 介电损耗 工作(物理) 钛酸钡 航程(航空) 电场 复合材料 超级电容器 电势能 热的 相对介电常数 极化密度 纳米技术 高效能源利用 铁电聚合物 凝聚态物理
作者
Zehao Li,Jianan Zuo,Xiang WU,Qinkang Jiang,Xingan Wang,Ao Tian,Peiyao Zhao,Aiwen Xie,Xiaohui Wang
出处
期刊:Journal of Advanced Ceramics [Springer Science+Business Media]
标识
DOI:10.26599/jac.2026.9221321
摘要

Abstract Dielectric ceramic capacitors are promising for pulsed-power electronics owing to their high power density and rapid charge−discharge, yet their wider application is limited by a relatively low recoverable energy density (Wrec) and difficulty in simultaneously achieving high Wrec and high energy efficiency (η). Herein, a relaxor-to-superparaelectric crossover is engineered in NaNbO3–(Bi0.5K0.5)TiO3–BaZrO3 multilayer ceramics, yielding an impressive Wrec of ~16.5 J·cm−3, a superior η of ~96.2% and a large Wrec/E merit value of 206.3 J·(kV)−1·mm−2. Multiscale structural analysis reveals that the introduced (Bi0.5K0.5)TiO3 and BaZrO3 stabilize the ferroelectric phase, disrupt long-range polar order, and shift the dielectric permittivity maximum close to room temperature, collectively creating a relaxor–superparaelectric transitional state composed of heterogeneous polar nanoregions (PNRs) with diverse symmetries and sizes. These PNRs exhibit highly dispersive reorientation dynamics under electric fields and thus enable high maximum polarization and simultaneously minimum hysteresis, accounting for the concurrent enhancement in both Wrec and η. Furthermore, the broad thermal stability range of this transitional state leads to excellent temperature-insensitive performance from 25 to 150 °C (Wrec = 8.5 J·cm ±3.2%, η = 96.1%±2.8%). This work demonstrates a viable material strategy for engineering relaxor–superparaelectric crossover to develop high-performance dielectric ceramics for advanced energy storage.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

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
大个应助归一采纳,获得10
1秒前
1秒前
Fezco完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
yiding发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
营烬完成签到,获得积分10
2秒前
dian发布了新的文献求助30
2秒前
帅气小懒虫完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
上官若男应助zzzz采纳,获得10
3秒前
5秒前
烟花应助YHY采纳,获得10
6秒前
科研通AI6.2应助zhzh采纳,获得10
6秒前
孤海未蓝发布了新的文献求助10
6秒前
科研通AI6.3应助huax采纳,获得10
6秒前
6秒前
将个烂就发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
123完成签到 ,获得积分10
7秒前
程负暄发布了新的文献求助10
7秒前
yjj6809完成签到,获得积分10
8秒前
司衡发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
CHEN发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
9秒前
9秒前
上官若男应助jerry采纳,获得10
10秒前
hahaha发布了新的文献求助10
10秒前
千玺发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
12秒前
13秒前
13秒前
13秒前
zzzz发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
15秒前
李燕发布了新的文献求助10
15秒前
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
Geist der Kunst und Kultur 1000
Resistance Spot Welding Dataset for Automobile Body-in-White Quality Analysis 748
日本現代怪異事典 副読本 700
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 650
Machine Learning for Asset Management and Pricing 600
Numerical analysis of the coupled atmosphere-ocean models (CAO II). II 600
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7398817
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9004283
关于积分的说明 19168007
捐赠科研通 7033851
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3230650
关于科研通互助平台的介绍 2392880
邀请新用户注册赠送积分活动 2212445