随着主动装甲、高能电子枪、航天车辆动力系统、心脏除颤器、先进的电动飞机等新领域的发展,对脉冲功率系统的要求越来越高,甚至要求脉冲的输出电压（或电流）达到100 k V（或100 k A）数量级。脉冲功率系统中的关键储能元件就是脉冲功率电容器,而能达到如此高的脉冲功率输出要求,则需要脉冲功率电容器既具备较高的能量密度和高的功率密度,也要求充放电速率快,同时更要兼顾使用温度和频率范围内的高可靠性,其中陶瓷电容器具备上述的诸多要求,但其主要局限性在于其较低的能量密度（≤3J/cm³）。本文通过复合材料结构设计与裁剪、界面改性与性能调控,制备具有高能量密度及快放电性能的脉冲功率电容器。电容器基体设计为玻璃-陶瓷介质-玻璃三明治结构,陶瓷介质由纳米级Ba_0.4Sr_0.6Ti O₃包裹Si O₂（BST@Si O₂）核壳结构粉体烧成,陶瓷介质两侧复合高阻玻璃基材料。利用高分辨透射电镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及介电性能测试仪等手段,对材料显微结构、介电常数、击穿强度与能量密度等参数进行了分析与测试,结合晶体结构理论、缺陷化学、界面化学等理论研究多尺度结构对介质电容器储能性能的影响,建立晶粒尺寸、物相组成、壳层厚度等参数与储能性能之间的关系。根据核壳结构对BST粉体性能的要求,本文首先利用熔盐法成功制备了尺寸可控、分散均匀且结晶程度良好的BST纳米粉体。研究了钡锶比例、熔盐比例以及温度对于粉体性能的影响。结果表明,当温度为1200℃、熔盐比例为10时,可制备出结晶程度和分散性良好、固溶度均一的立方相BST粉体。然后利用改进的St?ber法,成功制备出包覆层厚度均匀可控的BST@Si O₂粉体。通过BST@Si O₂粉体烧结得到了介电陶瓷,研究了Si O₂层对于BST@Si O₂陶瓷样品的显微结构演化与介电性能的影响。研究得到,Si O₂的掺入有效地改善了BST陶瓷的显微结构,但同时也引入了第二相。BST@Si O₂陶瓷良好的核壳结构一方面使得材料的击穿强度显著提高,另一方面也导致其介电常数明显下降。当Si O₂含量为8 wt.%时,击穿强度达到730 k V/cm,储能密度最大为1.46 J/cm³。最后,在陶瓷基体上复合高阻玻璃材料成功制备玻璃-陶瓷-玻璃的三明治结构材料。研究得到,当Si O₂含量为6 wt.%时,三明治结构陶瓷电容器的击穿强度提升至930 k V/cm,同时能量密度达到1.40 J/cm³。