基于钨青铜-钙钛矿异质固溶体陶瓷的高性能储能材料研究——Sr0.6Ba0.4Nb2O6体系的突破性进展

本文通过将钙钛矿型BiAlO3引入钨青铜结构Sr0.6Ba0.4Nb2O6陶瓷，成功构建了具有显著弛豫特性的异质固溶体。该设计通过非公度调制破坏长程铁电序，促进极性纳米区（PNRs）形成，同时通过晶粒细化将击穿场强提升至840 kV/cm，最终实现9.22 J/cm3的高储能密度和85.6%的效率，为钨青铜基储能陶瓷提供了创新性解决方案。

　　

Highlight

本研究通过将钙钛矿型BiAlO₃（BA）引入钨青铜结构Sr_0.6Ba_0.4Nb₂O₆（SBN）陶瓷，成功构建了具有显著非公度调制效应的异质固溶体。BA的掺入诱导氧八面体倾斜，破坏长程铁电序并促进极性纳米区（PNRs）形成，显著增强弛豫特性。同时，BA通过晶粒细化与晶界比例提升，将击穿场强（E_BDS）大幅提高至840 kV/cm，最终在超高电场下实现9.22 J/cm³的储能密度（W_rec）和85.6%的效率（η）。

Conclusions

本研究表明，钨青铜-钙钛矿异质固溶体策略能有效调控SBN陶瓷的晶体结构与微观形貌。BA的引入不仅通过晶格调制增强弛豫行为，还通过优化烧结工艺细化晶粒，协同提升击穿场强与储能性能。该工作为开发高性能钨青铜基储能陶瓷提供了新思路。