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(Zn1/3/Nb2/3)4+复合离子改性对BNBST陶瓷电储能特性影响研究

李志鹏,李东旭,沈宗洋,骆雯琴,宋福生,王竹梅,李月明

(景德镇陶瓷大学 材料科学与工程学院;中国轻工业功能陶瓷材料重点实验室;江西省能量存储与转换
陶瓷材料工程实验室,江西 景德镇333403)

 要:采用固相法制备了(Bi0.5Na0.5)0.65(Ba0.3Sr0.7)0.35[(Zn1/3/Nb2/3)xTi1–x]O3(BNBST–ZN100xx = 0, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.10)陶瓷,研究了不同含量(Zn1/3/Nb2/3)4+复合离子对陶瓷相结构,显微形貌,介电及电储能特性的影响。结果表明:BNBST–ZN100x陶瓷为单一赝立方相,晶粒尺寸在1.1 μm左右,晶界清晰可见,致密性良好。随着x值增加,介电峰逐渐被压低并展宽,表明(Zn1/3/Nb2/3)4+复合离子有效改善了BNBST陶瓷介温稳定性。高温下Bi、Na离子挥发和氧空位的共同作用可能是BSBNT–ZN100x陶瓷的导电机理的原因,并且随着ZN的增加氧空位导电起主导作用。BNBST-ZN100x陶瓷的PE回线随x值增加逐渐向细长型转变,x = 0.08组成在110 kV/cm电场下具有高的储能密度Wrec = 1.3 J/cm3和储能效率η = 94%。此外,在30 ℃-150 ℃范围内、105次电循环条件下,x = 0.08组成样品具有良好的温度稳定性及抗疲劳特性,可用于脉冲功率型陶瓷电容器制作候选材料。

关键词:储能陶瓷;钛酸铋钠;弛豫铁电体;陶瓷电容器

 

  • DOI: 10.13957/j.cnki.tcxb.2021.03.007

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