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Fatigue‐Free and Bending‐Endurable Flexible Mn‐Doped Na0.5Bi0.5TiO3‐BaTiO3‐BiFeO3 Film Capacitor with an Ultrahigh Energy Storage Performance
Advanced Energy Materials ( IF 24.4 ) Pub Date : 2019-03-12 , DOI: 10.1002/aenm.201803949 Changhong Yang 1 , Panpan Lv 2 , Jin Qian 1 , Yajie Han 1 , Jun Ouyang 3 , Xiujuan Lin 2 , Shifeng Huang 2 , Zhenxiang Cheng 4
Advanced Energy Materials ( IF 24.4 ) Pub Date : 2019-03-12 , DOI: 10.1002/aenm.201803949 Changhong Yang 1 , Panpan Lv 2 , Jin Qian 1 , Yajie Han 1 , Jun Ouyang 3 , Xiujuan Lin 2 , Shifeng Huang 2 , Zhenxiang Cheng 4
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As the rapid development of intelligent systems moves toward flexible electronics, capacitors with extraordinary flexibility and an outstanding energy storage performance will open up broad prospects for powering portable/wearable electronics and pulsed power applications. This work presents a simple one‐step process to fabricate a flexible Mn‐doped 0.97(0.93Na0.5Bi0.5TiO3‐0.07BaTiO3)‐0.03BiFeO3 (Mn:NBT‐BT‐BFO) inorganic thin film capacitor with the assistance of a 2D fluorophlogopite mica substrate. The film element, which has a high breakdown strength, great relaxor dispersion, and the coexistence of ferroelectric and antiferroelectric phases, has a high recoverable energy storage density (Wrec ≈81.9 J cm−3), high efficiency (η ≈64.4%), superior frequency stability (500 Hz–20 kHz), excellent antifatigue property (1 × 109 cycles), and a broad operating temperature window (25–200 °C). The all‐inorganic Mn:NBT‐BT‐BFO/Pt/mica capacitor has a prominent mechanical‐bending resistance without obvious deterioration in its corresponding energy storage capability when it is subjected to a bending radius of 2 mm or repeated bending for 103 cycles. This work is the first demonstration of an all‐inorganic flexible film capacitor and sheds light on dielectric energy storage devices for portable/wearable applications.
中文翻译：
具有超高储能性能的无疲劳且耐弯曲的锰掺杂Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3-BiFeO3薄膜电容器
随着智能系统的快速发展向柔性电子技术发展，具有非凡灵活性和出色储能性能的电容器将为便携式/可穿戴电子设备和脉冲电源应用的发展开辟广阔前景。这项工作提出了一种简单的一步法，即可在辅助下制造柔性的Mn掺杂0.97（0.93Na 0.5 Bi 0.5 TiO 3 -0.07BaTiO 3）-0.03BiFeO 3（Mn：NBT-BT-BFO）无机薄膜电容器2D氟金云母云母基底的制备。具有高击穿强度，较大的弛豫分散度以及铁电相和反铁电相并存的薄膜元件，具有很高的可回收能量存储密度（WREC ≈81.9Ĵ厘米-3），高效率（η≈64.4％），优异的频率稳定度（500赫兹至20 kHz），优良的抗疲劳性（1×10 9次循环），和宽的操作温度窗口（25-200 °C）。全无机Mn：NBT-BT-BFO / Pt /云母电容器在承受2mm弯曲半径或重复弯曲10 3个周期时，具有显着的抗机械弯曲性能，而相应的储能能力没有明显下降。这项工作是全无机柔性薄膜电容器的首次展示，它为便携式/可穿戴应用的介电储能装置提供了新的思路。
更新日期：2019-03-12
中文翻译：
具有超高储能性能的无疲劳且耐弯曲的锰掺杂Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3-BiFeO3薄膜电容器
随着智能系统的快速发展向柔性电子技术发展，具有非凡灵活性和出色储能性能的电容器将为便携式/可穿戴电子设备和脉冲电源应用的发展开辟广阔前景。这项工作提出了一种简单的一步法，即可在辅助下制造柔性的Mn掺杂0.97（0.93Na 0.5 Bi 0.5 TiO 3 -0.07BaTiO 3）-0.03BiFeO 3（Mn：NBT-BT-BFO）无机薄膜电容器2D氟金云母云母基底的制备。具有高击穿强度，较大的弛豫分散度以及铁电相和反铁电相并存的薄膜元件，具有很高的可回收能量存储密度（WREC ≈81.9Ĵ厘米-3），高效率（η≈64.4％），优异的频率稳定度（500赫兹至20 kHz），优良的抗疲劳性（1×10 9次循环），和宽的操作温度窗口（25-200 °C）。全无机Mn：NBT-BT-BFO / Pt /云母电容器在承受2mm弯曲半径或重复弯曲10 3个周期时，具有显着的抗机械弯曲性能，而相应的储能能力没有明显下降。这项工作是全无机柔性薄膜电容器的首次展示，它为便携式/可穿戴应用的介电储能装置提供了新的思路。
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