增强钛酸铋钠基陶瓷储能研究进展

周乃吉，吴修胜，温红娟，施思嘉，曹菊芳（安徽建筑大学材料与化学工程学院）

摘要：陶瓷电容器由于较高的能量储存密度、高的大功率充放电速率和较低的成本等优势，在脉冲功率技术储能系统方面具有应用潜力，得到广泛研究。含铅陶瓷电容器虽然表现出优异的性能，但铅元素对环境和人类健康有着潜在的危害，因此开发无铅电介质电容器成为当前的研究重点。钛酸铋钠( BNT) 由于具有较高的极化能力，在众多无铅电介质储能材料中脱颖而出。然而由于其内部电畴尺寸较大，畴与畴之间相互作用力较强，在撤去电场后，电畴无法迅速复原，导致其剩余极化较大; 再者，BNT 陶瓷击穿场强较低，并且在制备的过程中Bi3+ 和Na+ 挥发导致微观结构和组成成分上的不均性，这些都影响了材料的储能性能。本文针对BNT 陶瓷的上述问题，从增强弛豫效果、提升击穿场强、调控相组成、采取缺陷工程策略和设计多层化结构五个方面综述了近年来提升BNT 陶瓷储能性能的方法，并对这些方法进行综合分析，为改性BNT 基储能陶瓷提供参考。

关键词：电介质电容器；钛酸铋钠；弛豫铁电；缺陷工程；储能