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Erschienen in: Journal of Materials Science 28/2020

26.06.2020 | Ceramics

Enhanced energy storage properties of Sr(Sc0.5Nb0.5)O3 modified (Bi0.47La0.03Na0.5)0.94Ba0.06TiO3 lead-free ceramics

verfasst von: Jinglong Xie, Zhonghua Dai, Xiangdong Ding, Xing Fan, Weiguo Liu, Lin Zhang, Jinglei Li

Erschienen in: Journal of Materials Science | Ausgabe 28/2020

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Abstract

Excellent energy storage performance of dielectric capacitors is highly desired in all kinds of energy storage devices. In this study, Sr(Sc0.5Nb0.5)O3 was introduced to enhance the energy storage properties of (Bi0.47La0.03Na0.5)0.94Ba0.06TiO3 (BLNBT) ceramics. All ceramic samples were sintered densely, and the phase structure, microstructure, dielectric and ferroelectric properties were then systematically investigated. Two distinct dielectric anomaly peaks, which are detected from the dielectric properties as a function of temperature, suggest not only a phase transition, but also indicate typical relaxor features. The breakdown strength is significantly improved, and the polarization versus electric field hysteresis loops become slim with the increasing content of SSN. The optimum energy storage performance is achieved in 0.85BLNBT–0.15SSN ceramic with the recoverable energy density of 1.83 J/cm3 and energy efficiency of 82.32% under a moderate electric field of 185 kV/cm. The excellent energy storage performance of 0.85BLNBT–0.15SSN ceramic makes it a promising candidate material for advanced pulsed power capacitors.

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Literatur
3.
Zurück zum Zitat Fan P, Zhang S, Xu J, Zang J, Samart C, Zhang T, Tan H, Salamon D, Zhang HB, Liu G (2020) Relaxor/antiferroelectric composites: a solution to achieve high energy storage performance in lead-free dielectric ceramics. J Mater Chem C 8:5681–5691. https://doi.org/10.1039/D0TC00589D CrossRef Fan P, Zhang S, Xu J, Zang J, Samart C, Zhang T, Tan H, Salamon D, Zhang HB, Liu G (2020) Relaxor/antiferroelectric composites: a solution to achieve high energy storage performance in lead-free dielectric ceramics. J Mater Chem C 8:5681–5691. https://​doi.​org/​10.​1039/​D0TC00589D CrossRef
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Zurück zum Zitat Li M, Fan P, Ma W, Liu K, Zang J, Samart C, Zhang T, Tan H, Salamon D, Zhang HB (2019) Constructing layered structures to enhance the breakdown strength and energy density of Na0.5Bi0.5TiO3-based lead-free dielectric ceramics. J Mater Chem C 7:15292–15300. https://doi.org/10.1039/c9tc05637h CrossRef Li M, Fan P, Ma W, Liu K, Zang J, Samart C, Zhang T, Tan H, Salamon D, Zhang HB (2019) Constructing layered structures to enhance the breakdown strength and energy density of Na0.5Bi0.5TiO3-based lead-free dielectric ceramics. J Mater Chem C 7:15292–15300. https://​doi.​org/​10.​1039/​c9tc05637h CrossRef
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Zurück zum Zitat Qu B, Du H, Yang Z, Liu Q, Liu T (2016) Enhanced dielectric breakdown strength and energy storage density in lead-free relaxor ferroelectric ceramics prepared using transition liquid phase sintering. RSC Adv 6:34381–34389. https://doi.org/10.1039/C6RA019 CrossRef Qu B, Du H, Yang Z, Liu Q, Liu T (2016) Enhanced dielectric breakdown strength and energy storage density in lead-free relaxor ferroelectric ceramics prepared using transition liquid phase sintering. RSC Adv 6:34381–34389. https://​doi.​org/​10.​1039/​C6RA019 CrossRef
34.
Metadaten
Titel
Enhanced energy storage properties of Sr(Sc0.5Nb0.5)O3 modified (Bi0.47La0.03Na0.5)0.94Ba0.06TiO3 lead-free ceramics
verfasst von
Jinglong Xie
Zhonghua Dai
Xiangdong Ding
Xing Fan
Weiguo Liu
Lin Zhang
Jinglei Li
Publikationsdatum
26.06.2020
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science / Ausgabe 28/2020
Print ISSN: 0022-2461
Elektronische ISSN: 1573-4803
DOI
https://doi.org/10.1007/s10853-020-04978-9

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