压铁电功能陶瓷是电子基础元器件的关键材料。在当前日益激烈的国际信息竞争领域中,研究和开发新型高储能无铅压铁电陶瓷对电子信息领域的发展具有重大战略意义。铌酸钾钠（（K0.5Na0.5）Nb03,记为KNN）基陶瓷作为铅基陶瓷的替代品之一,已成为近十年无铅压铁电陶瓷研究的前沿领域和研究热点。然而,较低的储能密度和储能效率成为制约其进一步应用发展的瓶颈。为提高无铅压铁电KNN陶瓷的储能特性,论文首先进行工艺优化及掺杂改性研究,以获得一系列具有亚微米级或纳米级的晶粒、高介电击穿场强、低剩余极化强度和高储能性能的KNN基储能陶瓷;然后,通过离子取代对材料晶粒尺寸、微观结构、局域微组织、相结构和储能特性的影响规律研究,建立微结构与储能特性之间的相互关联性,揭示影响KNN基陶瓷储能特性的关键因素及储能机理,并获得最佳掺杂体系;最后,采用高能球磨法结合两步烧结工艺制备最佳KNN掺杂体系,以获得兼具高储能密度、高储能效率和高功率密度的KNN基储能陶瓷。本文的主要结论如下:（1）系统研究初始粉体粒径、高能球磨时间、高能球磨转速等影响KNN陶瓷晶粒尺寸和电学性能的关键因素,优化了高能球磨法制备KNN陶瓷的工艺,获得了一种快速制备高质量KNN陶瓷的技术,并成功制备出高密度、细晶、较高介电击穿场强的KNN陶瓷。研究结果表明,初始粉体粒径对纯KNN陶瓷的晶粒尺寸影响很大,随着初始粉体粒径的降低,陶瓷的晶粒尺寸也大幅下降;过程助剂改善了高能球磨粉体团聚和变硬的现象,提高了陶瓷的烧结性和相对密度;高能球磨时间对陶瓷能否获得纯的钙钛矿相结构具有重要影响,但在相同球磨时间下,高能球磨转速对此几乎没有影响;最佳高能球磨参数为:PVP-K30为0.025 g/L、球料比为8:1、装球容积比为1:10、球磨时间为100分钟、转速为600 rpm及烧结温度为1140℃,此时获得的KNN陶瓷具有典型钙钛矿相结构,平均晶粒尺寸为0.21μm,居里温度（TC）为371℃,介电常数为（εr）为3937,最大极化强度（Pmax）为62 μC/cm2,剩余极化强度（Pr）为43 μC/cm2,矫顽场（EC）为29 kV/cm,压电常数（d33）为78 pC/N。与传统固相法制备的KNN陶瓷比较,该陶瓷晶粒尺寸降幅达到86%以上,相对密度（RD）高达97%,介电击穿电场（EDBS）达到1 10 kV/cm,总储能密度（Wtol）为3.79 J/cm3,有效储能密度（Wrec）为0.22J/cm3。综上,采用高能球磨技术成功实现了快速制备KNN陶瓷、有效降低陶瓷的晶粒尺寸,同时该陶瓷还具有较好的介电、压电和铁电性能,但其储能密度仍然很低,无法满足储能电容器的应用要求。（2）通过在A/B位分别引入Sr2+/Zn2+离子,成功制备出具有亚微米晶粒尺寸的弛豫铁电体（1-x）KNN-xSZN陶瓷,降低了材料的剩余极化强度,提高了材料的介电击穿场强,获得了较高的储能密度和优异的功率密度,并揭示了 SZN掺杂引起KNN陶瓷晶粒尺寸变化和击穿场强提高的物理机制。研究结果显示,通过调控掺杂剂SZN的含量（x=0.02～0.15）,陶瓷的平均晶粒尺寸从1.39 μm降至0.18 μm,实现了通过组分调控将陶瓷晶粒尺寸降低到亚微米级的目的,从而可以极大的提高介电击穿场强。同时,结合介电温谱图和TEM电畴分析,发现SZN掺杂还引起了样品的频率色散和弥散相变,当x≥0.06时,出现了介电弛豫行为,TEM中观察到PNRs可证实这一点。亚微米晶粒尺寸的弛豫铁电体更有利于获得高储能密度。最佳组分0.92KNN-0.08SZN陶瓷的平均晶粒尺寸达到约0.19μm,RD高达 97.6%,EDBS为 220 kV/cm,Wtol和Wrec高达 6.8 J/cm3 和 2.75 J/cm3。此外,该陶瓷还具有极快地放电速度（t0.9=38 ns）、优异的电流密度（CD=2197 A/cm2）和功率密度（PD=208.7 MW/cm3）以及良好的温度稳定性（25℃～140℃）。因此,通过在A/B位分别引入Sr2+/Zn2+离子成功实现了微结构调控并提高储能密度。（3）通过在A/B位分别引入Ba2+/Zn2+离子,成功制备出具有纳米晶粒尺寸的弛豫铁电体（1-x）KNN-xBZN陶瓷,获得了超高的储能密度和优异的功率密度,阐述了影响KNN陶瓷储能性能的关键因素,揭示了弛豫型KNN基陶瓷获得高储能性的机理。研究结果显示,调控BZN的含量从x=0到x=0.15,陶瓷的平均晶粒尺寸迅速从1620 nm降至69 nm左右,成功获得了纳米多晶陶瓷。纳米晶粒对陶瓷的相结构、电畴结构和电学性能产生了很大的影响,使陶瓷呈现为伪立方相结构,具有良好的介电温度稳定性。同时,陶瓷表现出介电弛豫行为,产生了极大的极化差,获得了巨大的储能密度和功率密度。在最佳组分0.95KNN-0.05BZN陶瓷中,陶瓷的平均晶粒尺寸约为69.3 nm,EDBS为220 kV/cm,不仅获得了超高的Wtol（9.14 J/cm3）和Wrec（4.87J/cm3）,还具有极快的放电速度（t0.9=36 ns）、优异的电流密度（CD=2208.0 A/cm2）、功率密度（PD=331.2 MW/cm3）和良好的温度稳定性。此外,该陶瓷可耐受10万次加载电场循环,是一种优异的抗疲劳储能材料。但是,陶瓷的储能效率仍然较低（η<60%）,成为制约其进一步发展的瓶颈。（4）深入分析并揭示SZN和BZN掺杂改性KNN陶瓷获得巨大储能密度的机理。研究结果显示,KNN陶瓷获得高储能性的主要贡献取决于三个方面:(①亚微米级或纳米级晶粒的贡献掺杂效应引起了纳米尺度的晶粒尺寸和畴的协同变化,导致剩余极化强度降低,介电击穿场强升高,从而使储能密度提高。②弛豫铁电体的贡献SZN、BZN引入使KNN陶瓷的晶体结构由正交对称（O）逐渐转变为伪立方（PC）对称,在立方（伪立方）晶格矩阵中,A/B位点被部分异价离子占据导致不均匀的组分分布,铁电长程有序的偶极子排列遭到破坏,诱导铁电岛或PNRs的形成。介电温谱、弥散因子及经验性Vogel-Fulcher（VF）拟合分析表明,当x=0.07、0.09时,A位不等价的Sr2+/B a2+、B位Zn2+/Nb5+的引入使陶瓷的弥散程度增强,在低频下Tm与频率的关系符合VF拟合曲线,较低的活化能（Ea=0.06～0.12 eV）表明弛豫是由俘获的电子和/或空穴的跳跃运动引起的极化子弛豫。③电阻的贡献随着BZN含量的增加,陶瓷的电导率降低,电阻增大,有助于EDBS的大幅提升,进而提高储能密度。（5）采用高能球磨法结合两步烧结的新工艺制备出0.95KNN-0.05BZN陶瓷,成功解决该陶瓷储能效率低、烧结温区窄的问题,获得一种兼具高储能密度、高储能效率和高功率密度的综合性储能陶瓷。研究结果表明,与纯KNN陶瓷相比,组成成分和烧结工艺对0.95KNN-0.05BZN陶瓷的晶粒尺寸影响较大,初始粉体粒径对其影响较小。此外,它的电滞回线更“细”,并具有超高的EDBS（415 kV/cm）,Wtol高达7.48 J/cm3,Wrec高达6.05 J/cm3,储能效率也达到了 81%,实现了兼具高储能密度和储能效率的设计目标。充放电研究显示该材料还保持着优异的充放电性能（t0.9=36.8 ns,CD=1821.7 A/cm2,PD=227.7 MW/cm3）和抗疲劳性（10 万次放电循环）,频率稳定性也非常好。此外,两步烧结法将该陶瓷的烧结温区拓宽了 100℃,并使陶瓷的相对密度更高。因此,用高能球磨法结合两步烧结工艺制备的0.95KNN-0.05BZN是一种性能优异的综合性储能陶瓷,它不仅为先进脉冲电容器提供了一种备选材料,也为制备其它高储能陶瓷提供了一种新途径。