通过逐步策略，在SrTiO3改性的NBT基无铅陶瓷中提升了能量存储性能

《Journal of the American Ceramic Society》：Enhanced energy storage performance in SrTiO3-modified NBT-based lead-free ceramics via a stepwise strategy

无铅介电陶瓷Na0.5Bi0.5TiO3（NBT）面临剩余极化和低介电强度问题，通过引入SrTiO3改性并采用粘滞聚合物成型技术，优化了陶瓷的纳米结构、致密度和击穿场强，实现能量存储密度5.34 J/cm3和效率82%，有效提升储能性能。

　　

摘要

无铅介电陶瓷由于具有优异的功率密度和快速的充放电性能，在储能领域越来越受到重视。然而，基于Na_0.5Bi_0.5TiO₃ (NBT)的陶瓷材料尤其具有潜力，但面临两个关键挑战：过高的残余极化和不足的介电强度，这大大限制了它们的储能性能。为了提高无铅铁电陶瓷的储能性能，本研究采用了一种逐步优化的方法。该方法结合了通过精确调整元素比例来定制微观结构特性的成分工程，以及优化加工工艺以提高击穿强度（E_b）。这种双管齐下的方法已通过实验验证，能够有效提升陶瓷系统的储能能力。在0.91Na_0.5Bi_0.5TiO₃-0.09K_0.7La_0.1NbO₃ (NBT-KLN)体系中加入SrTiO₃作为改性剂，成功诱导出了纳米级的畴结构，从而获得了理想的P-E特性曲线。随后，利用粘性聚合物处理（VPP）技术减少了缺陷并提高了密度，显著增强了击穿强度（E_b）。优化后的NBT-KLN-0.20ST-vpp复合陶瓷表现出优异的储能性能，在460 kV/cm的电压下实现了5.34 J/cm³的高回收能量（W_rec）和82%的效率。本研究不仅为改进基于NBT的陶瓷材料提供了可行的策略，还为设计先进的储能材料奠定了基础，展示了其在紧凑型电力电子设备中的广泛应用前景。