与其它电能存储设备相比,电介质电容器具有高功率密度和超快的充电/放电速度,但在能量密度方面落后,这一直是商业应用的主要障碍。因此,进行新型电介质材料的设计研究是补齐这些短板,扩大其适用范围的必经之路。随着行业多年的发展,铅基介电储能材料逐渐崭露头角,在各个领域都有着广泛的应用。但随着环保理念渐渐深入人心,人们对于无铅介电储能材料的需求与呼声越来越大,但无铅材料由于发展起步稍晚,在性能上与传统铅基材料还存在一定的差距。Sr Ti O3（ST）,一种具有较高击穿场强（Eb）的钙钛矿结构材料,被认为是一种在储能领域有潜力替代铅基材料的候选无铅材料。因此本文中将成为主要的优化对象,其优化主要体现在提升其极化强度与继续增加其耐压上。本文将采取三种不同的策略剪裁ST基陶瓷材料的储能行为,期望获得结构-性能的内在关联度。基于离子工程策略:对ST基材料进行不同离子掺杂,经过传统固相法合成了0.9SBT-0.1（Bi（M1M2）O3）系列材料,,研究不同离子对材料性能影响。当掺杂的离子组合为Bi(Ni2/3Nb1/3)O3（BNN）时,材料获得了最佳的性能,具体为在340k V/cm下获得了高储能密度(Wrec)3.71 J/cm~3和储能效率（η）97%,并且优异的储能特性（ESP）获得了极强的温度、频率、疲劳稳定性。此外,在充放电测试中,材料依然保持了自身的优异性能,并且在充放电的变温和疲劳测试中也获得了良好的稳定性。通过原位PFM以及变温拉曼测试探究材料的物理演变,挖掘储能性能优化的物理本源。本试验为优化ST基陶瓷开拓了思路,为下一章实验打下坚实基础。多尺度优化策略:通过多尺度调控对上一章所获得的最优掺杂组合SBT-BNN进行进一步优化。首先通过组分优化调控材料的畴结构,介电常数以及禁带宽度,获得最优性能组分;其次,采取两步烧结工艺细化陶瓷晶粒尺寸,获得Eb上的提升。最终通过组分优化和两步烧结获得了晶粒细小的0.88SBT-0.12BNN陶瓷,具体储能性能在580 k V/cm电场下实现Wrec为5.98 J/cm~3,η为98.6%,并能保持优异的温度稳定性。充放电实验实现了以及同样优秀的温度疲劳稳定性。通过变温拉曼实验解释了材料储能以及优秀稳定性的起源。本试验深度优化了ST基陶瓷的储能性能,大大推进了ST基材料取代传统铅基材料的进程。极化增强策略:从ST基陶瓷较小的极化强度入手,设计实验增强其极化强度,弥补材料的弱势点。通过合理的实验设计方案首先对掺杂的成分进行筛选,后对最优掺杂材料掺杂含量进行调控,获得了最优组分为0.8SBT-0.2CT。0.8SBT-0.2CT陶瓷不仅对材料的极化强度进行了提升,而且在此基础上还获得了Eb的增加。体现在最终的ESP为在460 k V/cm电场下获得了Wrec为6.35 J/cm~3,η为96.3%,并且在ESP的温度、频率、疲劳稳定性上都获得了让人满意的结果。对材料优秀的ESP进行原位PFM探究解释机理。最后对材料进行充放电测试,获得了良好的充放电性能,同样有着强健的稳定性。总之,对极化强度进行优化的SBT基陶瓷,展示出了在脉冲功率设备中的强大潜力。