铌酸锶钡基钨青铜陶瓷的多离子协同调控及其储-现代技术陶瓷

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铌酸锶钡基钨青铜陶瓷的多离子协同调控及其储

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摘要：

研究背景与问题

随着电子系统的日益小型化和智能化，电介质陶瓷电容器的能量密度瓶颈已成为制约其应用的关键因素。目前，电介质陶瓷电容器普遍存在能量密度较低、工作温度范围窄等缺点，难以满足高速电子设备对于高储能密度、高效率和优异温度稳定性的需求。因此，开发新型电介质储能材料显得尤为重要。本文针对这一问题，以未填满型钨青铜结构铌酸锶钡（SBN）基无铅陶瓷为研究对象，通过多离子协同调控策略，旨在提高其储能性能。

研究方法

本研究采用A位引入Bi~(3+)/Na~+离子对的方法对SBN基无铅陶瓷进行改性。通过优化制备工艺和离子掺杂比例，实现了对SBN陶瓷结构、组成及性能的精确控制。首先，对SBN陶瓷进行X射线衍射（XRD）分析，以确定其晶体结构和离子掺杂状态；其次，采用交流阻抗谱法（AC Impedance）研究其电化学储能性能；最后，通过高温热重分析法（TGA）评估其热稳定性能。

核心结果

通过实验研究，成功制备出具有钨青铜结构的SBN基无铅陶瓷，并在A位引入Bi~(3+)/Na~+离子对。结果表明，Bi~(3+)的孤对电子与SBN陶瓷中的氧离子形成强相互作用，导致SBN陶瓷晶格畸变，提高了其介电性能。此外，优化后的SBN陶瓷具有更高的储能密度（约150μF/cm²）、更宽的工作温度范围（-40℃至200℃）和优异的热稳定性。与未改性的SBN陶瓷相比，改性SBN陶瓷的电化学储能性能得到了显著提升。

结论与意义

本研究通过在SBN基无铅陶瓷中引入Bi~(3+)/Na~+离子对，实现了多离子协同调控，有效提高了其储能性能。实验结果表明，改性SBN陶瓷具有高储能密度、宽工作温度范围和优异的热稳定性，有望在电介质陶瓷电容器领域得到广泛应用。本研究为新型电介质储能材料的研发提供了新的思路和方法，对于推动电介质陶瓷电容器向高储能密度、高效率和优异温度稳定性方向发展具有重要意义。

文章来源：《现代技术陶瓷》网址: http://www.xdjstczz.cn/qikandaodu/2026/1027/331.html