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本论文围绕铁电/弛豫铁电储能陶瓷而展开,发展了一种钛酸钡基储能陶瓷结构改性的新方法并探讨其机理,开发了一类弱耦合弛豫铁电储能陶瓷,并研究其组成—结构—性能之间的关联及其优异储能特性的起源,建立了数学模型分析影响核壳结构铁电储能陶瓷的关键因素,通过相场模型模拟了铁电陶瓷的动态电击穿过程。发展了通过化学包覆制备局域组分梯度核壳结构钛酸钡基储能陶瓷的新方法。通过溶胶法和溶液沉淀法分别制备了 BaTiO3@SrTiO3和BaTiO3@BiScO3颗粒,并通过控制烧结形成局域组分梯度的核壳结构。结果表明,基于该结构的陶瓷具有宽介温特性以及优异的储能特性,证明该方法用于改进钛酸钡基储能陶瓷的可行性和通用性。开发了一类(1-x)BaTiO3-xBi(Zn2/3Nb1/3)O3弱耦合弛豫铁电储能陶瓷。系统研究其铁电—弛豫铁电转变行为以及组成—结构—性能之间的关联。证明弱耦合弛豫特性的陶瓷在储能方面的优势和机理,探索了其在低温下重入弛豫铁电态的现象和机制。通过组分优化,当x=0.13时,陶瓷具有优异的储能特性,室温下充电能量密度为1.57J/cm3,放电能量密度为1.27J/cm3,能量效率为80.5%。进一步通过Ta取代Nb获得更好储能特性的陶瓷,当Ta含量为15%时,陶瓷具有最优的储能特性,室温下,充电能量密度为1.55J/cm3,放电能量密度为1.44J/cm3,能量效率为92.5%。同时,该组分的陶瓷的储能密度和功率密度具有良好的温度和频率稳定性,并且该组分的陶瓷具有在相对高温(150℃)下工作的可行性。建立了核壳结构铁电储能陶瓷的数学模型。通过泰森多边形随机生成了虚拟核壳结构陶瓷,假定壳部为线性电介质,通过经典的双曲正切和修正的双曲正切函数描述铁电核部的极化响应,系统分析了陶瓷内电场分布、介电非线性以及极化行为。说明了获得高储能密度最有效的方式是通过提高核部的饱和极化,降低核部的剩余极化,同时将壳部分数控制在一个合适的范围。通过相场模型模拟了铁电陶瓷动态电击穿过程。研究了关键材料参数对击穿行为的影响,结果表明提高晶界厚度、增加非线性因子、增大晶粒晶界击穿能之比以及减小晶粒晶界介电常数之比有利于提高陶瓷的击穿场强,并结合陶瓷内部介电常数和电场分布的变化对这些因素的作用机理进行了解释。