电介质储能陶瓷的研究进展

许洛源1,欧阳俊2,程振祥3,郇宇1(1 济南大学 材料科学与工程学院;2 齐鲁工业大学(山东省科学院)化学与化工学院;3 伍伦贡大学 超导与电子材料研究所)
摘要:电介质储能陶瓷因其卓越的性能特点,如高能量密度、快速充放电能力、优异的抗疲劳性和出色的高温稳定性,已成为固态脉冲功率系统中不可或缺的关键组件。本文总结了组分设计、宏/微观结构设计等关键技术对线性电介质、铁电体、弛豫铁电体和反铁电体储能性能的影响;并且分析了各种电介质储能陶瓷的最新研究进展;最后,对电介质储能陶瓷的未来发展方向进行了展望,强调了其在提升储能效率和拓展应用领域方面潜力。
关键词:电介质陶瓷;储能性能;综述

目录介绍

1 电介质陶瓷电容器的性能指标和表征方法

1.1 介电常数和介电损耗

1.2 介电弛豫

1.3 电滞回线与储能密度

1.4 击穿场强

1.5 充放电功率密度

1.6 交流阻抗谱

2 电介质储能陶瓷的设计

2.1 组分设计

1) 元素掺杂

2) 多相固溶

3) 高熵调控

4) 纳米粒子复合

2.2 结构设计

1) 核壳结构设计

1、直接混合法

2、表面包覆法

2) 晶粒及晶界调控

3) 仿生层次结构设计

4) 层状结构设计

5) 成分梯度结构设计

6) 超顺电陶瓷

7) 多层陶瓷电容器(MLCC)

3 电介质陶瓷电容器的材料体系与研究进展

3.1 线性电介质陶瓷

3.2 铁电体和弛豫铁电体陶瓷

1) BiFeO3(BF)基材料

2) BaTiO3(BT)基材料

3) BiNaTiO3(BNT)基材料

4) (K0.5Na0.5)NbO3(KNN)基材料

3.3 反铁电陶瓷

1) 铅基储能陶瓷

2) AgNbO3(AN)基反铁电陶瓷

3) NaNbO3(NN)基反铁电陶瓷

4 挑战与未来前景

 

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