陶瓷介质电容器具有超高的功率密度、良好的热稳定性等优点,有望在脉冲功率系统中得到应用。最近几年,设计和制备高能量密度和高储能效率的介电储能材料引起了功能陶瓷领域研究人员的关注。通过多元离子掺杂打乱铌酸钾钠(KNN)基陶瓷长程铁电畴,诱导纳米极性微区的形成,这样可以降低能量损耗,提高KNN基陶瓷的储能性能。本文对多元Me离子的BiMe03掺杂改性KNN基陶瓷的制备、结构和储能特性进行了研究。首先,研究了Bi(Mg1/3Zn1/3Ta1/3)O3对KNN基陶瓷的掺杂改性,发现掺杂量在1 0mol%以下时,KNN-Bi(Mg1/3Zn1/3Ta1/3)O3陶瓷具有明显的弛豫特征,Bi(Mg1/3Zn1/3Ta1/3)O3掺杂可以显著降低KNN陶瓷的晶粒尺寸。两步法烧结能提高KNN-Bi(Mg1/3Zn1/3Ta1/3)O3基陶瓷的致密度和介电常数,可回复能量密度(Wrec)可以提高到1.144J/cm3。然后,研究了 Bi(Mg1/4Zn1/4Yb1/4Ta1/4)O3对KNN基陶瓷的掺杂改性,发现随着Bi(Mg1/4Zn1/4Yb1/4Ta1/4)O3的增加,介电常数最大值所对应温度(Tm)逐渐变小。两步法烧结的 0.95KNN-0.05Bi(Mg1/4Zn1/4Yb1/4Ta1/4)O3 和 0.90KNN-0.10Bi(Mg1/4Zn1/4Yb1/4Ta1/4)O3陶瓷较为致密,在250kV/cm左右的电场强度下,储能密度(W)分别为2.430J/cm3和2.083J/cm3,可回复能量密度(Wrec)分别为 1.898J/cm3和 1.897J/cm3,储能效率(η)分别为 78.1%和 91.1%。最后,研究了Bi(Mg1/5Zn1/5Ni1/5Hf1/5Ta1/5)O3对KNN基陶瓷掺杂改性,发现所有样品都形成了钙钛矿型单相固溶体,此种掺杂剂能有效抑制KNN陶瓷的晶粒生长。当添加量为5mol%时,两步法烧结的KNN基陶瓷储能密度和可回复能量密度分别为1.587J/cm3和1.222J/cm3,效率保持在77.0%。控制高温(1140℃)到预合成温度(850℃)的冷却速率有利于KNN-Bi(Mg1/5Zn1/5Ni1/5Hf1/5Ta1/5)O3陶瓷保持较高的最大极化Pm。当冷却速率为 100℃/h时,0.95KNN-0.05Bi(Mg1/5Zn1/5Ni1/5Hf1/5 Ta1/5)O3陶瓷样品在172kV/cm电场下,最大极化Pm为35.88μC/cm2,储能密度达到3.0J/cm3,可回复能量为1.514J/cm3,效率为50.5%。