由于高功率密度和优异的可靠性，介电陶瓷在电子系统中具有独特的竞争优势。
Na1/2Bi1/2TiO3基陶瓷是一种被广泛研究的储能介质，但在高温烧结过程中经常发生A位元素挥发和Ti4+还原。
这些问题可能导致能量损失增加、极化减少和介电击穿电场降低，最终使实现高能量存储密度和效率变得具有挑战性。
基于此，2024年10月17日，西安交通大学特聘研究员李景雷、李飞教授与伍伦贡大学Shujun Zhang教授在国际顶级期刊Nature Communications发表题为《Enhanced energy storage performance in NBT-based MLCCs via cooperative optimization of polarization and grain alignment》的研究论文。
为了解决问题，研究人员引入了结合偏振工程和晶粒排列工程的协同优化策略。
第一性原理计算和实验分析表明，Mn2+的掺杂可以抑制Na1/2Bi1/2TiO3基陶瓷中Ti4+的还原，增强离子偏心位移，从而减少能量损失，改善极化。
此外，研究人员还使用模板晶粒生长方法制备了晶粒沿<111>方向取向的多层陶瓷电容器。与非纹理对应物相比，这种方法有效地降低了37%的电场诱导应变，并且显著地增强了42%的击穿电场。
通过这一综合策略，<111>织构Na1/2Bi1/2TiO3基多层陶瓷电容器实现了15.7J·cm-3的超高能量密度以及在850kV·cm-1时超过95%的出色效率，展现出卓越的整体储能性能。
