具有高可恢复能量密度（Wrec）和效率（η）的介电陶瓷电容器在先进电子设备中具有重要意义。然而，同时实现高 Wrec 和 η 参数仍然是一个挑战。
在此，北京科技大学Mingxue Tang，Hui Liu，Jun Chen基于密度泛函理论计算和局部结构分析，通过考虑Bi0.25Na0.25Ba0.5TiO3（BNT−50BT）作为具有大局部极化和结构畸变的基体材料，证明了开发上述电容器的可行性。
文章要点
1）通过简单的化学改性，Bi0.25Na0.25Ba0.5Ti0.92Hf0.08O3获得了显着的Wrec和η分别为16.21 J/cm3和90.5%，这是已报道的η大于90%的块体陶瓷中最高的Wrec值。
2）晶格和原子尺度局部结构的检查结果表明，无序的偏振分布和小纳米区域（∼3 nm）导致低磁滞和高效率。反过来，通过超高电场（80 kV/mm）激活的局部极化急剧增加，导致大极化和优异的能量存储密度。
因此，本研究强调化学设计应建立在对性能相关局部结构的清晰理解之上，以便能够对高性能系统进行有针对性的调控。
参考文献
Huajie Luo, et al, Outstanding Energy-Storage Density Together with Efficiency of above 90% via Local Structure Design, J. Am. Chem. Soc., 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c09805
https://doi.org/10.1021/jacs.3c09805
