无铅介电电容器在先进电子元件和尖端脉冲电源系统中的巨大潜力迄今为止已经推动了巨大的研究和发展。用于储能应用的无铅介电陶瓷面临的重大挑战之一是协同优化其综合特性。

在此，西安交通大学Di Zhou，Diming Xu，Dong Wang以相场模拟和合理的成分结构设计为指导，构思并制造了无铅Bi_0.5Na_0.5TiO₃-Bi_0.5K_0.5TiO₃-Sr(Sc_0.5Nb_0.5)O₃三元固溶体陶瓷，建立了考虑储能性能、工作温度性能和结构演变的系统。

文章要点

1）通过采用反复滚压加工方法，BNKT-20SSN陶瓷实现了9.22 J cm⁻³的巨大Wrec和超高ƞ~96.3%。同时实现了最先进的温度（W_rec≈8.46±0.35Jcm⁻³，ƞ≈96.4±1.4%，25–160 °C）和500 kV cm⁻¹下的频率稳定性能。

这项工作展示了无铅块状陶瓷整体储能性能的显着进步，并激发了人们进一步尝试实现高温储能性能。

参考文献

Zhao, W., Xu, D., Li, D. et al. Broad-high operating temperature range and enhanced energy storage performances in lead-free ferroelectrics. Nat Commun 14, 5725 (2023).

https://doi.org/10.1038/s41467-023-41494-1