先进电力电子设备和系统迫切需要具有高储能性能的介电电容器。尽管人们一直致力于缩小介电电容器和电化学电容器/电池之间的储能密度差距,但一味追求高能量密度而不使能量损失接近于零以实现超高能量效率是徒劳的。
在此,为了消除高极化和低电滞(损耗)之间的固有冲突,并在多层陶瓷电容器(MLCC)中同时实现高储能密度和效率,华中科技大学Guangzu Zhang,Kanghua Li,北京理工大学Houbing Huang,湖北大学Jinming Guo提出了一种层间应变工程策略来调节畴结构并操纵介电介质的极化行为。
文章要点
1)MLCC 具有由不同反铁电陶瓷组成的异质层状结构 [(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],可恢复能量密度高达 22.0 J cm−3,能量效率高达 96.1%。
2)结合良好的温度和频率稳定性以及高抗疲劳性能,这项工作为设计用于高功率储能和转换系统的 MLCC 提供了应变工程范例。
参考文献
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