近日，中科院上硅所铁电陶瓷材料与器件研究团队分别在Chemical Engineering（化学工程杂志）和Journal of Materials Chemistry C（材料化学杂志）发表关于钛酸钡基铁电陶瓷的研究成果，包括提出一种新的陶瓷设计策略，在不影响储能效率的前提下实现了储能密度提高；并且改善和获得了兼具高储能密度和储能效率的无铅铁电陶瓷。两篇文章的第一作者分别是上海硅酸盐所在读博士生黄伟和杨帆，通讯作者为陈莹高级工程师、董显林研究员、王根水研究员。

钛酸钡基铁电陶瓷具有高功率密度、高耐电强度和充放电速度快等优点，在电力电子和脉冲功率系统中具有重要应用。介质陶瓷的有效介电常数（ΔP/ΔE）和耐电强度（BDS）本征上相互制约，阻碍了高功率脉冲储能器件向轻量化、小型化的发展。

上硅所研究团队提出一种新的陶瓷设计策略，以钛酸锶钡（BST）为基，在A位引入Bi³⁺增强极化率，提高有效介电常数；同时采用两步合成粉体方法，调控离子扩散，构筑“核壳”结构晶粒，有效延长击穿路径，陶瓷耐电强度从460 kV/cm提高到550 kV/cm。

同时，通过在B位引入Hf离子取代Ti离子，降低了铁电陶瓷极性纳米微区尺寸、活性、数量和相互偶极作用力，抑制了载流子跃迁，提高了材料的禁带宽度、电阻率和击穿强度，改善了BST陶瓷的介电非线性和极化滞后，极化损耗显著降低，储能效率和介电性能温度稳定性大幅提升。

参考来源：中科院上硅所

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