高熵驱动多尺度优化策略实现无铅多层陶瓷电容器的高能存储性能

《Nature Communications》：Superior energy-storage performance in BaTiO3-based MLCCs via high-entropy driven multiscale optimization

　　

摘要

多层陶瓷电容器是现代电子设备中的关键元件。然而，由于漏电流增大和击穿强度有限，在高温和高电场条件下实现优异性能仍是一个巨大挑战。本文提出了一种面向无铅多层陶瓷电容器的高熵驱动多尺度优化策略。该方法在原子尺度上将多种元素同时引入A位和B位，在相尺度上实现多晶畴共存，并在晶粒尺度上于晶粒表面引入均匀的SiO₂涂层形成核壳结构，同时细化晶粒。此外，在器件尺度上于电极与陶瓷之间构建了SiO₂阻挡层。令人瞩目的是，基于高熵BaTiO₃的多层陶瓷电容器在1421 kV·cm^?1下实现了19.8 J·cm^?3的超高能量密度和89.3%的高效率，同时具备卓越的耐高温储能性能。高熵驱动多尺度优化策略为提升先进介电电容器的整体储能性能提供了一种通用方法。