近日，中科院上硅所鐵電陶瓷材料與器件課題組王根水研究員團隊設計開發(fā)的新型鈮酸鈉基多層陶瓷電容器實現(xiàn)了整體性能的突破，為惡劣工況下高性能無鉛多層陶瓷電容器設計開辟了新的研究方向。

相關(guān)論文地址：https://doi.org/10.1002/aenm.202304291

近年來，隨著環(huán)保推進，對低鉛和無鉛的材料替代研究勢在必行。比如，研究人員致力于改善鉛基(PbZrO3)、鈦基((Bi0.5Na0.5)TiO3和BaTiO3)和鐵基(BiFeO3)多層陶瓷電容器（MLCC）的儲能性能。然而，鈮酸鈉作為研究最廣泛的無鉛反鐵電材料之一，關(guān)于鈮酸鈉基多層陶瓷電容器的研究和報道有限。

MLCC需要對材料的電學、機械和熱學性能精細控制，例如在電介質(zhì)損耗、介電常數(shù)、溫度穩(wěn)定性、頻率響應和壓電性能等方面調(diào)節(jié)，以滿足電容器應用的需求，因此新材料配方體系的開發(fā)難度極高。本次科研團隊設計了一種新型0.67NaNbO3-0.18(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.15Bi(Mg0.5Hf0.5)O3無鉛多層陶瓷電容器——介質(zhì)層為 5.5μm、層數(shù)為9層的多層陶瓷電容器。在1100 kV/cm的電場下，這種新型電容器不僅獲得了超高的儲能密度（12.65 J/cm3）和儲能效率（88.5%），還表現(xiàn)出溫度穩(wěn)定性(-100-150℃ )和循環(huán)疲勞穩(wěn)定性(高達107次)，突出了鈮酸鈉基多層陶瓷電容器在儲能應用中的優(yōu)秀潛力。

參考來源：上硅所