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储能介质电容器是大电流、大功率设备中的关键电子元器件,其性能主要由内部的电介质材料决定。Ba0.4Sr0.6TiO3（BST）陶瓷是BaTiO3与SrTi O3的固溶体,常温下处于顺电态（Tc≈-70?C）,具有较高的介电常数（εr≈1000）、低的介质损耗（tgδ≈0.005）、优良的耐压场强（150 kV/cm）,以及低的剩余极化强度与电滞损耗,在电储能介质领域有着重要的应用价值。如何在不影响高介电常数的情况下,获得更高的耐压场强是制备高储能密度介电陶瓷的主要研究方向。与其他方法相比,调整制备工艺能够在保持材料组成和本征性能基本不变的情况下,更加直接和有效地改善其耐压场强和储能密度,其对性能的影响主要来自于材料内部晶粒尺寸、晶界、氧空位以及气孔等微结构的改变。然而当前,对微结构影响储能性能相关机制的认识仍然缺乏足够清晰的认识;此外,制备工艺改变时,材料内部一般会发生多种微结构特征的变化,难以对特定的作用机制进行针对性的分析和研究。本论文以(Ba0.4Sr0.6)TiO3陶瓷为研究对象,结合化学共沉淀及高温固相工艺制备均匀微细粉体,借助快速烧结和常规固相烧结技术制备具有不同微结构特征的致密陶瓷。通过调整制备工艺,实现对陶瓷内部微结构的调控以及储能性能的改善,并围绕影响储能性能的微结构作用机制（如晶粒尺寸、晶界和氧空位等）开展系统和针对性的研究。微结构与BST陶瓷介电性能——论文通过调整高温固相烧结过程中的烧结温度,制备了晶粒尺寸为0.55.6μm的BST致密陶瓷。研究发现,随晶粒尺寸的减小,BST陶瓷的室温介电常数先升高后降低;受晶粒之间增大的内应力影响,样品的居里峰呈现相变弥散特征。在直流电场作用下,BST样品介电常数的偏压稳定性随晶粒尺寸的减小而增强。样品介电非线性的产生机制与晶粒尺寸的变化密切相关,根据多重极化机制模型,建立了样品在直流电场下本征极化响应(Ti4+离子之间相互作用)和非本征极化响应（极性微区的极化）与晶粒尺寸之间的关系;极性微区对材料极化和介电非线性特征具有一定的贡献,随晶粒尺寸的增大,极性微区的平均等效尺寸逐渐增大,极化强度显著减弱。储能介质电容器在实际应用中会在不同的电场频率下工作,而在高频电场作用下,电介质内的空间电荷极化与偶极子转向极化逐渐无法跟上频率的变化,此时介质极化主要由离子位移和电子位移极化机制主导,相应地,材料的介电行为和产生机理也会与中低频条件下有所不同。围绕微结构的变化,论文对BST陶瓷高频介电行为的变化及相关作用机制进行了研究。研究发现,随着烧结温度的升高或保温时间的延长,由晶粒长大而导致的晶界含量的减少和声子束缚效应的弱化（即本征极化贡献）是BST陶瓷样品高频介电性能提高的主要原因;当样品烧结条件进一步增强时,粗晶样品GS40和GS65的高频介电性能出现了性能饱和（或退化）的现象;该现象主要与样品内部晶内缺陷的增多（即非本征贡献）有关。晶界与BST陶瓷储能性能——通过草酸盐化学共沉淀工艺制备纳米级BST粉体（粉体平均粒径≈50 nm）,借助等离子活化烧结和高温固相烧结工艺制备晶粒尺寸分布宽泛（300 nm-3.4μm）的BST陶瓷样品。随晶粒尺寸的减小,样品的耐压场强先升高后降低,储能密度由0.49 J/cm3显著增加到1.30 J/cm3,而后又逐渐降低至0.63 J/cm3。不同晶粒尺寸BST陶瓷耐压场强的变化主要与材料内部高绝缘电阻的晶界有关,晶粒尺寸变化时,晶界处的界面极化与晶界密度变化共同影响着材料的储能性能:基于双层电介质模型对样品的阻抗数据进行分析,可以发现样品的晶界密度随晶粒尺寸的减小而逐渐升高,这是样品晶粒尺寸由3.4μm减小至0.7μm时,耐压场强显著提高的主要原因;同时,随晶粒尺寸减小,样品的界面极化行为增强,受此影响,晶粒尺寸≤0.7μm时,样品的耐压场强随晶粒尺寸的减小而逐渐降低,此时界面极化是影响材料耐压场强的主导因素;当晶粒尺寸增加至1.8μm时,受晶界密度降低和界面极化强度增强的共同作用,样品的耐压场强出现大幅下降。晶界改性与BST陶瓷储能性能——为更加定性和准确地分析晶界对样品储能特性的影响,本论文通过微波烧结和高温固相烧结技术制备了晶界特性不同的BST陶瓷,通过烧结后的热处理工艺（1100oC-10 h）,减少样品内部的氧空位数量;从晶界改性的角度,研究了热处理对不同晶粒尺寸BST样品储能特性和界面极化行为的影响。研究发现,热处理后MWS BST样品的室温介质损耗明显降低,储能性能得到显著改善:耐压场强由15.0 kV/mm增加至18.0 kV/mm,储能效率由60%升高至82%,储能密度由0.77 J/cm3提高至1.15 J/cm3。受氧原子扩散行为的影响,陶瓷材料在热处理过程中的补氧行为会首先发生于晶界处,与晶粒相比,晶界会完成更为充分的再氧化过程。晶界绝缘性能的恢复和改善有助于材料耐压场强的提高,同时也会导致样品内部晶粒与晶界之间电学性能差异增大,这是样品储能性能改善和界面极化行为增强的主要原因。氧空位与BST陶瓷储能性能——BST陶瓷样品的储能性能与其热处理条件（气氛）有关,论文将烧结后的(Ba0.4Sr0.6)TiO3陶瓷分别在空气、氧气和还原气氛下进行热处理,借助热激发退极化电流（TSDC）等分析手段对不同热处理条件BST样品内部的氧空位进行了定性和定量表征,提出了样品内部氧空位浓度对不同热处理条件BST陶瓷样品绝缘性能以及储能性能变化的主导贡献。