先進電力電子設備和系統迫切需要具有高儲能性能的介電電容器。盡管人們一直致力于縮小介電電容器和電化學電容器/電池之間的儲能密度差距,但一味追求高能量密度而不使能量損失接近于零以實現超高能量效率是徒勞的。
在此,為了消除高極化和低電滯(損耗)之間的固有沖突,并在多層陶瓷電容器(MLCC)中同時實現高儲能密度和效率,華中科技大學Guangzu Zhang,Kanghua Li,北京理工大學Houbing Huang,湖北大學Jinming Guo提出了一種層間應變工程策略來調節疇結構并操縱介電介質的極化行為。
文章要點
1)MLCC 具有由不同反鐵電陶瓷組成的異質層狀結構 [(Pb0.9Ba0.04La0.04)(Zr0.65Sn0.3Ti0.05)O3/(Pb0.95Ba0.02La0.02) (Zr0.6Sn0.4)O3/(Pb0.92Ca0.06La0.02)(Zr0.6Sn0.4)0.995O3],可恢復能量密度高達 22.0 J cm?3,能量效率高達 96.1%。
2)結合良好的溫度和頻率穩定性以及高抗疲勞性能,這項工作為設計用于高功率儲能和轉換系統的 MLCC 提供了應變工程范例。
參考文獻
Yang, Y., Xu, K., Yang, B. et al. Giant energy storage density with ultrahigh efficiency in multilayer ceramic capacitors via interlaminar strain engineering. Nat Commun 16, 1300 (2025).
DOI:10.1038/s41467-025-56605-3
https://doi.org/10.1038/s41467-025-56605-3