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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 36/2022

04.11.2022

Broadening the dielectric stability temperature range of BNBST relaxor ferroelectric ceramics by rare earth Ce doping for energy storage

verfasst von: Wen Zhu, Wei Deng, Zhipeng Li, Zong-Yang Shen, Xuhai Shi, Fusheng Song, Wenqin Luo, Zhumei Wang, Yueming Li

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 36/2022

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Abstract

(Bi0.5Na0.5)0.65(Ba0.3Sr0.7)0.35Ti1-XCeXO3 (abbreviated as BNBSTC100x, x = 0, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.06, 0.07, 0.08) ceramics were prepared by a solid-state reaction method. The effect of rare earth Ce-doping content on the phase structure, microstructure, dielectric properties and energy storage characteristics of ceramics was investigated. All BNBSTC100x ceramics had a single pseudocubic perovskite structure with high bulk density. With the increase of Ce-doping content, the dielectric peak of BNBSTC100x ceramics was gradually suppressed and flattened, which effectively broadened the dielectric stability temperature range. Meanwhile, the P-E hysteresis loop of the ceramics gradually changed to slim with Ce content, and the optimized energy storage properties were achieved in BNBSTC4 ceramics with recoverable energy storage density Wrec = 1.15 J/cm3 and efficiency η = 81% under a relatively low electric field of 100 kV/cm. Furthermore, the BNBSTC4 ceramics also exhibited good temperature, frequency and fatigue cycle stability, which should be a good candidate ceramic material for pulse power capacitors used in a wider temperature range.

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Metadaten
Titel
Broadening the dielectric stability temperature range of BNBST relaxor ferroelectric ceramics by rare earth Ce doping for energy storage
verfasst von
Wen Zhu
Wei Deng
Zhipeng Li
Zong-Yang Shen
Xuhai Shi
Fusheng Song
Wenqin Luo
Zhumei Wang
Yueming Li
Publikationsdatum
04.11.2022
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 36/2022
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-022-09351-x

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