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桂林理工大学但粤军/胡长征等：在钨青铜结构陶瓷中实现储能性能提升和超快放电时间

作者：中国工陶网　更新时间：2025-09-03 15:08　来源：中国工陶网　点击数：58

导读

当下科技的快速升级和绿色发展理念使得能源的存储和转换成为社会关注的焦点。铁电陶瓷作为一种可以在外加电场下进行能量储存与转换的功能电子材料，在脉冲功率系统、航空航天、混合动力汽车、电子通信等领域发挥了重要作用。

在各类铁电陶瓷材料中，钨青铜结构铁电陶瓷因其成分可调性好、晶体结构灵活性高以及易于诱导弛豫铁电性的特性，对于储能性能具有显著促进作用而受到广泛关注。

为了获得更加优异的储能性能，丰富铁电陶瓷在实际中的应用，通过在钨青铜结构介电陶瓷的A位共掺杂、B位部分取代打破铁电长程有序，合成制备了钨青铜结构铁电陶瓷。构造了偶极子之间的弱耦合状态和小尺寸PNRs，因此提高了饱和极化并降低了剩余极化，获得了高储能密度和高效率的同时还具有较高的放电能量密度和快速的放电时间。

研究还表明，减小晶粒尺寸导致电阻率的增大是提升击穿电场强度的有效途径。

文章亮点

1）通过成分的调节实现Sr_4.5-_xBa_xSm_0.5Zr_0.5Nb_9.5O₃₀ (x = 3.5)铁电陶瓷的居里峰在室温附近，获得了较高的储能密度（W_rec = 4.31 J×cm^-3）以及高效率（η = 93.8%）。

2）晶粒尺寸明显减小导致电阻率显著增加，极大的提高了Sr_4.5-_xBa_xSm_0.5Zr_0.5Nb_9.5O₃₀ (x = 4.5)铁电陶瓷的击穿场强，在460 kV×cm^-1的场强下获得了5.3 J×cm^-3高的储能密度。

3）Sr_4.5-_xBa_xSm_0.5Zr_0.5Nb_9.5O₃₀ (x = 3.5)铁电陶瓷具有超快的放电时间（t_0.9 = 34 ns）和2.27 J×cm^-3较高的放电能量密度。

作者及研究团队简介

但粤军（第一作者），桂林理工大学材料科学与工程学院硕士研究生，主要研究方向为钨青铜结构铁电陶瓷。

胡长征（通讯作者），桂林理工大学材料科学与工程学院教授、博士生导师。从事钨青铜结构陶瓷的铁电、介电及催化性能研究。