清华林元华AM：平衡高电容储能的极化和击穿！

第一作者：Bingbing Yang，Yiqian Liu

通讯作者：林元华

通讯单位：清华大学

林元华，男，博士，清华大学教授。目前发表SCI收录论文300余篇，其中在Science、Nat. Mater.、Nat. Energy、Nat. Comunn.、Phys. Rev. Lett., Adv. Mater等期刊上发表100余篇，SCI论文被引用30000余次。申请专利30项，获授权20项。在国际国内会议上做邀请报告80余次。

论文速览

为实现高的储能性能，必须在极化和击穿强度这两个矛盾参数之间做出取舍。研究表明，无论是什么材料类型，都可以通过控制微观结构来调节这两个参数：非晶态具有更高的击穿强度，而晶态则具有更大的极化强度。然而，如何平衡非晶态和晶态相是一个需要系统和定量研究的问题。

通过相场模拟，作者全面评估了极化与击穿场随微观结构演变（即晶粒尺寸和结晶度）之间的权衡。结果表明，晶粒尺寸小（约10-35 nm）且结晶度适中（约60%~80%）更有利于同时保持相对较高的极化和击穿场，从而有助于实现高的整体能量存储性能。实验上，作者在微晶-非晶双相Bi₃NdTi₄O₁₂薄膜中实现了高达131 J cm^-3的超高能量密度和81.6%的高效率。本工作为通过简单有效的微观结构设计大幅提升介电能量存储提供了指导。

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