本文以具有抗还原特性的纳米晶BaTiO₃基储能陶瓷为研究对象,从BaTiO₃纳米粉体的固相合成入手,并从粉体微观结构、晶粒尺寸、烧结工艺、掺杂改性等方面开展工作,研究了陶瓷微观结构与性能关系及相关影响的机制。采用砂磨技术将BaCO₃与TiO₂原料粉碎至小于30nm,将固相反应温度降低约200°C。通过独特的两步法预烧获得了粒度均匀（75±22nm）、c/a比高（1.0095）的BaTiO₃粉体。同时研究了两步法预烧过程中的反应机理:第一阶段主要发生固相化学反应,并观察到Ba₂TiO₄中间相的出现和消失;第二阶段则进行物质扩散和颗粒生长。研究了不同合成方法（固相法和水热法）BaTiO₃粉体对抗还原型陶瓷微观结构和性能的影响。研究发现,水热法合成的BaTiO₃粉体颗粒中存在大量的内应力和缺陷（包括羟基/质子缺陷、Ba空位、孔洞等）,所制备陶瓷中氧空位浓度高、迁移激活能低,因而揭示了其在高温高场下服役时间较短的根本原因。研究发现,抗还原型BaTiO₃基陶瓷的介电常数、损耗、击穿强度、偏压特性、放电能量密度和储能效率表现出强烈的晶粒尺寸效应。细晶陶瓷除了介电常数较低外,其损耗、击穿强度、偏压特性及储能效率均更加优异,一方面是因为细晶陶瓷中的漏导响应和铁电响应较低,另一方面则是细晶陶瓷样品氧空位浓度低、迁移激活能高。两段式烧结不仅可以抑制BaTiO₃基陶瓷晶界迁移,使晶粒尺寸更小、更均匀、壳层更薄,降低漏导响应、铁电响应和氧空位浓度,还可以提高绝缘电阻、增强可靠性、提高击穿强度、改善偏压特性等。此外,在适当引入玻璃相的SiO₂或高击穿强度Al₂O₃等组分时,同样可以起到细化晶粒,减小陶瓷介电损耗,提高电阻率、击穿强度、可靠性、偏压稳定性及储能密度和储能效率的作用。最后,为了获得高温度稳定型陶瓷电介质,采用化学包覆手段对0.9BaTiO₃-0.1(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃粉体进行掺杂改性,Nb元素在烧结过程中从颗粒表面扩散进入晶粒内部形成“芯-壳”结构,改善了陶瓷的介电性能、绝缘性和温度稳定性。同时也研究了烧结温度对微观结构和性能的影响。