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Multifunctional BaTiO <sub/>3</sub> -(Bi <sub/>0.5</sub> Na <sub/>0.5</sub> )TiO <sub/>3</sub> -based MLCC with high energy storage properties and temperature stability

DOI:10.1111/jace.16292 期刊:Journal of the American Ceramic Society 出版年份:2018 更新时间:2025-09-23 15:23:52
摘要: BaTiO3-(Bi0.5Na0.5)TiO3 (BTBNT)-based multilayer ceramic capacitor (MLCC) chips with the inner electrodes being Ag0.6/Pd0.4 are prepared by a roll-to-roll casting method. The BTBNT-based MLCC chips with ten-dielectric layers can be sintered very well at a low temperature of 1130°C via two step sintering (TSS). X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscope (TEM) results show that MLCC chips are a core-shell structure with two phases coexistence. The core exhibits a tetragonal phase at room temperature and then gradually changes into a cubic phase when the temperature increases above Tc (175°C). While, the shell exhibits a pseudocubic phase at all tested temperature from 25°C to 500°C. BTBNT-based MLCC chips exhibit a broad temperature stability and meet the requirement of Electronic Industries Association (EIA) X9R specifications. In terms of energy storage performance, a large discharge energy density of 3.33 J/cm3 can be obtained at 175°C under the applied electric field of 480 kV/cm. Among all tested temperature ranging from -50°C to 200°C, the energy efficiency of all chips is higher than 80%, even under a high applied electric field. The experimental results indicate that this novel BTBNT-based X9R MLCCs can be one of the most promising candidates for energy storage applications, especially operated in high temperature.
作者: Lingling Chen,Hongxian Wang,Peiyao Zhao,Chaoqiong Zhu,Ziming Cai,Zhenyong Cen,Longtu Li,Xiaohui Wang
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研究概述 实验方案 设备清单

To investigate the properties of the MLCC chips for high-temperature stability and energy storage applications.

BTBNT-based MLCC chips with a core-shell structure exhibit excellent temperature stability meeting X9R specifications and high energy storage performance, with a discharge energy density of 3.33 J/cm3 and efficiency over 80% at high temperatures, making them promising for high-temperature energy storage applications.

The study is limited to a specific composition (BTBNT with Nb and Mn dopants) and a ten-layer MLCC structure. The temperature range tested is up to 500°C, but long-term stability or other environmental factors are not addressed. The efficiency decreases at higher electric fields and temperatures, indicating potential issues for extreme conditions.

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