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新型钛酸锶基弛豫铁电陶瓷的结构与储能性能研究

Structure and Energy Storage Performance of Novel Strontium Titanate-Based Relaxor Ferroelectric Ceramics

作者
期刊 电子元件与材料
出版日期 2025年11月
卷/期 第 2025 卷 第 11 期
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能变流器PCS 用户侧储能 电网侧储能 可靠性分析
相关度评分 ★★★★ 4.0 / 5.0
关键词
版本:
This study develops lead-free relaxor ferroelectric ceramic Sr0.475Cd0.3Bi0.15TiO3 (SCBT) via solid-state reaction. A-site co-doping enhances breakdown strength and polarization, yielding 1.12 J·cm⁻³ energy density and 92.09% efficiency at 220 kV·cm⁻¹, with excellent thermal, frequency, and cycling stability.
脉冲功率技术的发展对储能电介质材料提出了更高要求,亟需开发兼具高储能密度和高效率的介质材料.本研究采用传统固相法制备了新型无铅弛豫铁电陶瓷Sr0.475Cd0.3Bi0.15TiO3(SCBT).该材料A位由Sr2+、Cd2+和Bi3+共同占据,其中Sr2+和Cd2+提升了材料的绝缘性能和击穿场强,Bi3+的孤对电子效应增强了极化强度,而多元离子的无序分布诱导出显著弛豫特性.实验结果表明,SCBT在220 kV·cm-1电场下实现了 1.12 J·cn-3的储能密度和92.09%的储能效率,并在21~150 ℃温度范围、10~1000 Hz频率区间及105次充放电循环中表现出优异的稳定性.该材料在脉冲功率电容器领域展现出巨大应用潜力.
S

SunView 深度解读

该钛酸锶基陶瓷具备高储能密度与高效率,适用于高压脉冲功率电容器,在阳光电源ST系列PCS和PowerTitan系统的直流母线支撑电容、瞬态过载缓冲及高频谐波滤波环节具有潜在替代价值。尤其可提升PCS在调峰调频工况下的动态响应与长期可靠性。建议联合材料厂商开展电容模块级验证,优先适配于户用及工商业光储一体机的紧凑型DC耦合架构。