圖1 Ag(Nb1-xTax)O3陶瓷的電滯回線、可釋放儲能密度和能量效率

 

儲能材料與器件是近年來功能材料領域的研究熱點，其中具有高儲能密度和高可靠性電介質儲能材料在高能脈沖功率技術等領域有著不可替代的應用。這方面具有雙電滯回線特征的反鐵電儲能材料一直備受關注，但過去的研究主要集中在鋯鈦酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3)體系。基于在鈮酸鹽基無鉛壓電陶瓷方面的長期工作經驗上，李敬鋒教授課題組對鈮酸銀（AgNbO3）的反鐵電性及其儲能特性開展研究，發現鉭（Ta）摻雜可以調控AgNbO3的相變，顯著提升介電擊穿強度和反鐵電性，其最大可釋放儲能密度達到4.2 J/cm3，比純AgNbO3提升了260%，且在20-120℃內可釋放儲能密度的變化幅度維持在±5%以內。

 

圖2 Ag(Nb,Ta)O3陶瓷的微觀形貌、介電擊穿強度、介溫譜及相圖

 

論文第一作者為材料學院博士后趙磊，通訊作者為清華大學材料學院李敬鋒教授，澳大利亞伍倫貢大學創新材料研究所張樹君教授為共同通訊作者。本項研究得到了國家自然科學基金重點項目、973項目和中國博士后基金等項目的支持。