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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 20/2021

04.09.2021

Enhanced energy storage density and efficiency in Sm3+-doped ((Bi0.5Na0.5)0.7(Sr0.7Bi0.2)0.3))TiO3 ceramics

verfasst von: Nianshun Zhao, Huiqing Fan, Cheng Li, Feng Huang, Jianhua Cao, Zheng Li

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 20/2021

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Abstract

Lead-free ceramics ((Bi0.5Na0.5)0.7(Sr0.7Bi0.2)0.3)1-xSmx)TiO3 (x = 0.0, 0.005, 0.01, 0.02, 0.03) with a novel phase boundary structure were successfully synthesized. All samples sintered well and shown pure perovskite structure. The doping of Sm3+ inhibits the grain growth and enhanced the relaxor properties. Besides, the activity of polar nanoregion (PNRs) is improved. Ferroelectric analysis showed that proper Sm3+ doping played a pegging role on the saturated polarized Pm, leading to a higher and slimmer P-E loop. As a result, a large energy storage density (~ 1.25 J/cm3) with high energy efficiency (~ 73%) were achieved at x = 0.005 under an electric field of 90 kV/cm. Further, the sample was found to have good temperature stability between room temperature and 110 °C. This study shows that ceramic material has great potential for the application of high-temperature stability energy storage capacitors.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat M. Zhou, R. Liang, Z. Zhou, X. Dong, J. Mater. Chem. C. 6, 8528–8537 (2018)CrossRef M. Zhou, R. Liang, Z. Zhou, X. Dong, J. Mater. Chem. C. 6, 8528–8537 (2018)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Y. Yang, H. Wang, L. Bi, Q. Zheng, G. Fan, W. Jie, D. Lin, J. Eur. Ceram. Soc. 39, 3051–3056 (2019)CrossRef Y. Yang, H. Wang, L. Bi, Q. Zheng, G. Fan, W. Jie, D. Lin, J. Eur. Ceram. Soc. 39, 3051–3056 (2019)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat X. Zhou, H. Qi, Z. Yan, G. Xue, H. Luo, D. Zhang, J. Eur. Ceram. Soc. 39, 4053–4059 (2019)CrossRef X. Zhou, H. Qi, Z. Yan, G. Xue, H. Luo, D. Zhang, J. Eur. Ceram. Soc. 39, 4053–4059 (2019)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat X. Chen, X. Dong, G. Wang, F. Cao, Y. Wang, Ferroelectrics 363, 56–63 (2008)CrossRef X. Chen, X. Dong, G. Wang, F. Cao, Y. Wang, Ferroelectrics 363, 56–63 (2008)CrossRef
5.
7.
Zurück zum Zitat D. Schütz, M. Deluca, W. Krauss, A. Feteira, T. Jackson, K. Reichmann, Adv. Funct. Mater. 22, 2285–2294 (2012)CrossRef D. Schütz, M. Deluca, W. Krauss, A. Feteira, T. Jackson, K. Reichmann, Adv. Funct. Mater. 22, 2285–2294 (2012)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat G. Viola, R. Mkinnon, V. Koval, A. Adomkevicius, S. Dunn, H. Yan, J. Phys. Chem. C. 118, 8564–8570 (2014)CrossRef G. Viola, R. Mkinnon, V. Koval, A. Adomkevicius, S. Dunn, H. Yan, J. Phys. Chem. C. 118, 8564–8570 (2014)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat H. Zhang, X. Chen, F. Cao, G. Wang, X. Dong, Z. Hu, T. Du, J. Am. Ceram. Soc. 93, 4015–4017 (2010)CrossRef H. Zhang, X. Chen, F. Cao, G. Wang, X. Dong, Z. Hu, T. Du, J. Am. Ceram. Soc. 93, 4015–4017 (2010)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Z. Liu, P. Ren, C. Long, X. Wang, Y. Wan, G. Zhao, J. Alloys Compd. 721, 538–544 (2017)CrossRef Z. Liu, P. Ren, C. Long, X. Wang, Y. Wan, G. Zhao, J. Alloys Compd. 721, 538–544 (2017)CrossRef
12.
13.
Zurück zum Zitat Q. Li, J. Wang, Y. Ma, L. Ma, G. Dong, H. Fan, J. Alloys Compd. 663, 701–707 (2016)CrossRef Q. Li, J. Wang, Y. Ma, L. Ma, G. Dong, H. Fan, J. Alloys Compd. 663, 701–707 (2016)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat W. Cao, W. Li, X. Dai, T. Zhang, J. Sheng, Y. Hou, W. Fei, J. Eur. Ceram. Soc. 36, 593–600 (2016)CrossRef W. Cao, W. Li, X. Dai, T. Zhang, J. Sheng, Y. Hou, W. Fei, J. Eur. Ceram. Soc. 36, 593–600 (2016)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat G. Dong, H. Fan, H. Liu, Y. Jia, Ceram. Int. 46, 23194–23199 (2020)CrossRef G. Dong, H. Fan, H. Liu, Y. Jia, Ceram. Int. 46, 23194–23199 (2020)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat G. Liu, H. Fan, G. Dong, J. Shi, Q. Chang, J. Alloys Compd. 664, 632–638 (2016)CrossRef G. Liu, H. Fan, G. Dong, J. Shi, Q. Chang, J. Alloys Compd. 664, 632–638 (2016)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat B. Wang, L. Luo, X. Jiang, W. Li, H. Chen, J. Alloys Compd. 585, 14–18 (2014)CrossRef B. Wang, L. Luo, X. Jiang, W. Li, H. Chen, J. Alloys Compd. 585, 14–18 (2014)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat L. Luo, B. Wang, X. Jiang, W. Li, J. Mater. Sci. 49, 1659–1665 (2014)CrossRef L. Luo, B. Wang, X. Jiang, W. Li, J. Mater. Sci. 49, 1659–1665 (2014)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Q. Li, J. Wang, Z. Liu, G. Dong, H. Fan, J. Mater. Sci. 51, 1153–1160 (2015)CrossRef Q. Li, J. Wang, Z. Liu, G. Dong, H. Fan, J. Mater. Sci. 51, 1153–1160 (2015)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat P. Mao, J. Wang, L. Zhang, Z. Wang, F. Kang, S. Liu, D.B.K. Lim, X. Wang, H. Gong, J. Eur. Ceram. Soc. 40, 3011–3018 (2020)CrossRef P. Mao, J. Wang, L. Zhang, Z. Wang, F. Kang, S. Liu, D.B.K. Lim, X. Wang, H. Gong, J. Eur. Ceram. Soc. 40, 3011–3018 (2020)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat K. Liu, Y. Zhang, M.A. Marwat, G. Wang, D. Wang, W. Ma, T. Wei, M. Li, J. Xu, H. Yang, J. Am. Ceram. Soc. 103, 3739–3747 (2020)CrossRef K. Liu, Y. Zhang, M.A. Marwat, G. Wang, D. Wang, W. Ma, T. Wei, M. Li, J. Xu, H. Yang, J. Am. Ceram. Soc. 103, 3739–3747 (2020)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat J. Hao, Z. Xu, R. Chu, W. Li, J. Du, J. Appl. Phys. 117, 194104 (2015)CrossRef J. Hao, Z. Xu, R. Chu, W. Li, J. Du, J. Appl. Phys. 117, 194104 (2015)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Z. Liu, Z. Tang, S. Hu, D. Yao, F. Sun, D. Chen, X. Guo, Q. Liu, Y. Jiang, X. Tang, J. Mater. Chem. C. 8, 13405–13414 (2020)CrossRef Z. Liu, Z. Tang, S. Hu, D. Yao, F. Sun, D. Chen, X. Guo, Q. Liu, Y. Jiang, X. Tang, J. Mater. Chem. C. 8, 13405–13414 (2020)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat X. Zhou, Z. Yan, H. Qi, L. Wang, S. Wang, Y. Wang, C. Jiang, H. Luo, D. Zhang, J. Eur. Ceram. Soc. 39, 2310–2317 (2019)CrossRef X. Zhou, Z. Yan, H. Qi, L. Wang, S. Wang, Y. Wang, C. Jiang, H. Luo, D. Zhang, J. Eur. Ceram. Soc. 39, 2310–2317 (2019)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat J. Wang, Y. Du, Z. Li, Y. Liu, B. He, C. Cheng, Z. Zhang, Y. Huang, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 31, 10038–10046 (2020) J. Wang, Y. Du, Z. Li, Y. Liu, B. He, C. Cheng, Z. Zhang, Y. Huang, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 31, 10038–10046 (2020)
26.
Zurück zum Zitat S. Mohanty, A. Kumar, R.N.P. Choudhary, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 26, 9640–9648 (2015) S. Mohanty, A. Kumar, R.N.P. Choudhary, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 26, 9640–9648 (2015)
27.
Zurück zum Zitat R. Kumari, N. Ahlawat, A. Agarwal, S. Sanghi, M. Sindhu, N. Ahlawat, J. Alloys Compd. 676, 452–460 (2016)CrossRef R. Kumari, N. Ahlawat, A. Agarwal, S. Sanghi, M. Sindhu, N. Ahlawat, J. Alloys Compd. 676, 452–460 (2016)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat K. Lily, K. Kumari, R.N.P. Prasad, Choudhary, , J. Alloys Compd. 453, 325–331 (2008)CrossRef K. Lily, K. Kumari, R.N.P. Prasad, Choudhary, , J. Alloys Compd. 453, 325–331 (2008)CrossRef
29.
30.
Zurück zum Zitat F. Li, R. Zuo, D. Zheng, L. Li, D. Viehland, J. Am. Ceram. Soc. 98, 811–818 (2015)CrossRef F. Li, R. Zuo, D. Zheng, L. Li, D. Viehland, J. Am. Ceram. Soc. 98, 811–818 (2015)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat G.H. Ryu, A. Hussain, M.H. Lee, R.A. Malik, T.-K. Song, W.-J. Kim, M.-H. Kim, J. Eur. Ceram. Soc. 38, 4414–4421 (2018)CrossRef G.H. Ryu, A. Hussain, M.H. Lee, R.A. Malik, T.-K. Song, W.-J. Kim, M.-H. Kim, J. Eur. Ceram. Soc. 38, 4414–4421 (2018)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat Y. Xu, Y. Guo, Q. Liu, G. Wang, J. Bai, J. Tian, L. Lin, Y. Tian, J. Eur. Ceram. Soc. 40, 56–62 (2020)CrossRef Y. Xu, Y. Guo, Q. Liu, G. Wang, J. Bai, J. Tian, L. Lin, Y. Tian, J. Eur. Ceram. Soc. 40, 56–62 (2020)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat S. Bian, Z. Yue, Y. Shi, J. Zhang, W. Feng, J. Am. Ceram. Soc. 104, 936–947 (2020)CrossRef S. Bian, Z. Yue, Y. Shi, J. Zhang, W. Feng, J. Am. Ceram. Soc. 104, 936–947 (2020)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat Z. Hanani, D. Mezzane, M.B. Amjoud, A.G. Razumnaya, S. Fourcade, Y. Gagou, K. Hoummada, M. El Marssi, M. Gouné, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 30, 6430–6438 (2019) Z. Hanani, D. Mezzane, M.B. Amjoud, A.G. Razumnaya, S. Fourcade, Y. Gagou, K. Hoummada, M. El Marssi, M. Gouné, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 30, 6430–6438 (2019)
36.
Zurück zum Zitat T. Wang, L. Jin, C. Li, Q. Hu, X. Wei, D. Lupascu, J. Am. Ceram. Soc. 98, 559–566 (2015)CrossRef T. Wang, L. Jin, C. Li, Q. Hu, X. Wei, D. Lupascu, J. Am. Ceram. Soc. 98, 559–566 (2015)CrossRef
37.
Zurück zum Zitat T. Wang, L. Jin, Y. Tian, L. Shu, Q. Hu, X. Wei, Mater. Lett. 137, 79–81 (2014)CrossRef T. Wang, L. Jin, Y. Tian, L. Shu, Q. Hu, X. Wei, Mater. Lett. 137, 79–81 (2014)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat J. Xie, Z. Dai, X. Ding, X. Fan, W. Liu, L. Zhang, J. Li, J. Mater. Sci. 55, 13578–13589 (2020)CrossRef J. Xie, Z. Dai, X. Ding, X. Fan, W. Liu, L. Zhang, J. Li, J. Mater. Sci. 55, 13578–13589 (2020)CrossRef
39.
Zurück zum Zitat Y. Lin, L. Da, M. Zhang, S. Zhan, Y. Yang, H. Yang, Q. Yuan, A.C.S. Appl, Mater. Interfaces. 11, 36824–36830 (2019)CrossRef Y. Lin, L. Da, M. Zhang, S. Zhan, Y. Yang, H. Yang, Q. Yuan, A.C.S. Appl, Mater. Interfaces. 11, 36824–36830 (2019)CrossRef
Metadaten
Titel
Enhanced energy storage density and efficiency in Sm3+-doped ((Bi0.5Na0.5)0.7(Sr0.7Bi0.2)0.3))TiO3 ceramics
verfasst von
Nianshun Zhao
Huiqing Fan
Cheng Li
Feng Huang
Jianhua Cao
Zheng Li
Publikationsdatum
04.09.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 20/2021
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-021-06950-y

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