储能介电陶瓷的优势在于功率密度高,充放电速度极快,另外,储能介电陶瓷的使用寿命长,同时在宽温域及宽频域内电学性能也表现良好,目前已经成为电介质电容器的核心部件。但是电介质陶瓷的储能密度较低,限制了其更广泛的发展,因此,研究发展储能性能更优的储能陶瓷体系成为应有之义。铌酸钾钠(K_0.5Na_0.5NbO₃)基陶瓷具有居里温度高,机电耦合系数高,击穿场强相对于其他电介质陶瓷较高等特点。因其独有的透光性而与其它陶瓷不同,又因良好的储能特性,被认为是最有潜力的无铅陶瓷之一。本文在KNN的基础上通过二元固溶进行改性,以改变内部晶粒分布和尺寸,提高陶瓷的储能性能。对其微观形貌,相结构,铁电性,温度稳定性进行评估,对其结果进行详细分析。1.首先,采用Bi Zn_0.5Zr_0.5O₃与K_0.5Na_0.5NbO₃固溶构建了无铅陶瓷体系(1-x)(K_0.5Na_0.5NbO₃)-x(Bi Zn_0.5Zr_0.5O₃)(其中x=5mol%、10mol%、15mol%、20mol%),系统地研究了BZZ对KNN基陶瓷内部相结构和微观晶粒分布、介电行为、储能特性测试以及充放电能力的影响。结果表明,(1-x)KNN-x BZZ为钙钛矿结构,无杂相生成。其最大介电常数对应温度T_m随着BZZ含量的增加而减小,相结构由正交相向伪立方相发生转变,陶瓷的铁电性能减弱,弛豫性增强。当x=10mol%时,0.90KNN-0.10BZZ陶瓷具有最大有效储能密度(W_rec)为2.6J/cm~3;当x=20mol%时,0.80KNN-20BZZ陶瓷具有最大储能效率(η)96%。温度和频率稳定的测试表明,0.90KNN-0.10BZZ陶瓷具有优异的温度和频率稳定性,在30℃~150℃温度内,温度变化对储能性能的影响低于0.6%,在5Hz-500Hz频率内,频率对储能性能的影响低于3.6%。通过充放电测试发现0.90KNN-0.10BZZ陶瓷具有较快的充放电速度(1.6μs),达到微秒级别。2.其次,通过固相反应法制备了(1-x)(K_0.5Na_0.5NbO₃)-x(Bi Zn_0.5Sn_0.5O₃)(简写:(1-x)KNN-x BZS,x=5mol%、10mol%、15mol%、20mol%)无铅弛豫铁电陶瓷,并对其进行各项测试。分析陶瓷样品的SEM和XRD,分析测试结果表明,(1-x)KNN-x BZS陶瓷为伪立方相结构,且无任何杂相生成,为典型的钙钛矿陶瓷。表明引入的第二组元Bi Zn_0.5Sn_0.5O₃与KNN发生了很好地固溶。通过扫描电镜SEM测试可得,随着BZS的持续添加,其晶粒尺寸先减小后增大,当x=0.15时,晶粒尺寸减小到0.35μm,并且在场强为255k V/cm时,获得1.88J/cm~3的最大可利用储能密度,且该材料具有良好的频率稳定性,x=0.2时,储能效率高达90%。在5Hz-500Hz频率内,频率对储能性能的影响低于4%,对储能效率的影响低于3.3%,测得充放电时间为1.78μs。3.利用固相反应法成功制备出(1-x)(K_0.5Na_0.5NbO₃)-x(Bi Mg_2/3Nb_1/3O₃)(其中x=8mol%、10mol%、12mol%、14mol%)储能陶瓷,并对其进行了内部相结构和微观晶粒分布,介电行为以及储能特性测试,分析其测试结果,发现通过向KNN基中掺杂Bi Mg_2/3Nb_1/3O₃,陶瓷体致密度增高,孔隙率减少,显著抑制了晶粒生长,击穿场强得到显著增大,电滞回线表明:x=10mol%时,临界场强达到205k V/cm时,0.90KNN-0.10BMN陶瓷具有最大的储能密度,W_rec达到了1.9J/cm~3,且当x=14mol%时0.86KNN-0.14BMN储能陶瓷具有最高储能效率90%,晶格常数随着x的增加而增加,表明Bi³⁺和(Mg_2/3Nb_1/3)³⁺分别进入了KNN基体晶格中的A位和B位,弛豫因子逐渐增大且数值更接近2,(1-x)KNN-x BMN陶瓷逐渐从铁电体向弛豫铁电体过渡,BMN改性KNN陶瓷储能性能显著,(1-x)KNN-x BMN陶瓷在储能领域具有广泛的应用前景。