Gd/Ta共掺杂SBN陶瓷

高温储能近零衰减

一种钨青铜结构无铅弛豫铁电陶瓷，通过Gd/Ta共掺杂在宽温域内同时实现高储能密度和高效率，解决了储能性能与温度稳定性难以兼得的矛盾。

Yang, Bian · Gao, Yangfei · 娄晓杰 · Yaodong, Yang · Hu, Yanhua · Guojun, Zhang · 孙少东

Energy Storage Materials 2023

具体参数

可回收储能密度（高温区）

{'zh': '5', 'en': '5'} J cm⁻³

能量效率

{'zh': '85', 'en': '85'} %

技术优势

高温下储能密度几乎不降

在20至140 °C范围内，可回收储能密度保持在5 J cm⁻³以上，效率高于85%。

击穿强度显著提高

Gd和Ta共掺杂增大本征带隙，抑制电导率和漏电流密度，从而提高击穿强度。

弛豫特性得到有效调控

Gd/Ta共掺杂引起从公度到非公度的结构调制，导致BO₆极性单元畸变和极化增强。

无铅且温度稳定

采用无铅的Sr₀.₅₃Ba₀.₄₇Nb₂O₆基陶瓷，同时获得优异的储能性能和良好的温度稳定性。

应用场景

• 高温脉冲功率器件：高温下仍保持高储能密度和效率，适合脉冲电源中的储能介质。
• 介电储能电容器：可回收储能密度达6.23 J cm⁻³，效率超85%，适用于介电储能电容器。
• 多层陶瓷电容器(MLCC)：陶瓷组分和制备工艺兼容MLCC介质层，有望用于高温MLCC。
• 高温电子陶瓷：在20–140 °C范围储能性能稳定，满足高温电子陶瓷的应用需求。