近日，我校万博全站manbetX登录左如忠教授科研团队在国际顶级期刊《Energy Storage Materials》（影响因子IF=17.789）上发表题为“Local Structure Engineered Lead-Free Ferroic Dielectrics for Superior Energy-Storage Capacitors: A Review”的综述论文。该文结合团队近年的研究成果，系统评论了介电陶瓷储能电容器的最新研究进展，为设计下一代高性能脉冲功率储能电容器提供技术思路和理论指导。安徽工程大学为该文第一通讯作者单位，祁核副教授为该文第一作者。（论文链接https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.11.043）
储能陶瓷电容器因功率密度高、充放电速度快、适用于高温高压等极端环境，以及性能稳定等特点而在脉冲电路中起着不可或缺的作用。然而，相比于电池等化学储能器件，陶瓷电容器的储能密度和储能效率仍需亟待提高。如何通过材料设计和结构调控有效提升陶瓷电容器的综合储能性能已经成为该领域的研究热点。
近年来，该研究团队针对无铅铁电和反铁电陶瓷等铁性介质材料的局域结构和电畴尺度调控开展了一系列系统深入的研究工作，并成功制备出具有优异储能特性的无铅陶瓷电介质材料。创新性地结合了介电弛豫特性和反铁电材料的技术优势，设计出具有纳米畴形貌的弛豫反铁电陶瓷材料，实现了陶瓷材料储能密度的重要突破（Adv. Funct. Mater., 2019, 1903877等）；利用纳米畴工程对铁酸铋基弛豫铁电陶瓷组成进行调控，同时获得了超高储能密度和储能效率（Adv. Energy Mater., 2020, 1903338）；通过多重协同设计，成功制备了综合储能性能优异的铌酸钠基无铅弛豫铁电陶瓷，实现了超高的放电储能密度、高储能效率和优异温度稳定性（Adv. Energy Mater., 2021, 28, 2101378）。
最后该文指出，打破铁电/反铁电陶瓷材料的长程有序，调控纳米畴的局域结构是优化和提升储能陶瓷电容器储能特性的有效途径，在组成设计和工艺优化的基础上，开展储能陶瓷电容器局域结构的设计和表征将是该领域的重要研究方向。
图1 国际上无铅陶瓷储能电容器最新研究进展
（文/图：李天宇、周聪；审核：王勇智）