Enhanced energy storage performance in SrTiO3‐modified NBT‐based lead‐free ceramics via a stepwise strategy
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Abstract Lead‐free dielectric ceramics are gaining prominence in energy storage due to their superior power density and rapid charge/discharge capabilities. However, Na0.5Bi0.5TiO3 (NBT)‐based ceramics stand out as particularly promising dielectric materials, but face two critical challenges: excessive remnant polarization and inadequate dielectric strength, which substantially limit their energy storage performance. To enhance energy storage performance in lead‐free ferroelectric ceramics, a stepwise optimization method was adopted in this study. The strategy combines compositional engineering through precise elemental ratio adjustment to tailor microstructural characteristics, and processing optimization to significantly enhance breakdown strength (Eb). This dual‐approach methodology has been experimentally demonstrated to effectively boost the energy storage capabilities of the ceramic system. The incorporation of SrTiO3 as a modifier successfully induced nanoscale domain structures in the 0.91Na0.5Bi0.5TiO3‐0.09K0.7La0.1NbO3 (NBT‐KLN‐based) system, yielding desirable slim P‐E loops. Subsequently, the viscous polymer processing (VPP) technique was utilized to minimize defects and boost density, thereby significantly enhancing the Eb. The optimized NBT‐KLN‐0.20ST‐vpp composite ceramics demonstrated remarkable energy storage properties, achieving a high Wrec of 5.34 J/cm3 and efficiency of 82% under 460 kV/cm. This study not only offers a viable strategy for improving NBT‐based ceramics but also lays the groundwork for designing advanced energy storage materials, demonstrating promising applications in compact power electronics.
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Le contrôle bibliographique ouvert
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- Titre Crossref
- Enhanced energy storage performance in SrTiO<sub>3</sub>‐modified NBT‐based lead‐free ceramics via a stepwise strategy
- Date Crossref
- 07/08/2025
- Éditeur
- Wiley
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Southwest University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Hebei University of Science and Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Huazhong University of Science and Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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University of Science and Technology Bannu pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Institute of Physics pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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School of Materials and Energy pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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School of Materials Science and Engineering Hebei Key Laboratory of Flexible Functional Materials pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Laboratory for Research in Advanced Materials Department of Physics University of Science & pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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University of Science & Technology Bannu Laboratory for Research in Advanced Materials pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Southwest University, Hebei University of Science and Technology et Huazhong University of Science and Technology, avec 6 autres affiliations.
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