[發明專利]一種BT-KBT-NN基高儲能密度陶瓷及其制備方法

在審

• 申請號: 201810035863.0
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108147812A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 蒲永平;萬晶
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C04B35/468
• 分類號: C04B35/468;C04B35/622
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 齊書田

本發明公開了一種BT?KBT?NN基高儲能密度陶瓷及其制備方法，首先制備BT預燒粉體、KBT預燒粉體和NN預燒粉體；其次將BT預燒粉體、KBT預燒粉體和NN預燒粉體按照化學式(1?x)(0.92BaTiO₃?0.08(K_0.5Bi_0.5)TiO₃)?xNaNbO₃配料，其中x為0.02?0.08，x為摩爾百分數，混合均勻后烘干，然后壓片、成型后得到混合料片；然后將混合料片進行燒結，即得到BT?KBT?NN基高儲能密度陶瓷。

技術領域

本發明屬于儲能材料制備技術領域，具體涉及一種BT-KBT-NN基高儲能密度陶瓷及其制備方法。

背景技術

電容器作為一種重要的儲能器件，是電子設備中大量使用的電子元器件之一。而陶瓷電容器具有使用溫度范圍寬、壽命長、性能可靠等優點而被廣泛使用。電容儲能容易保持，不需要超導體。電容儲能還有很重要的一點就是能夠提供瞬間大功率，非常適合于激光器，閃光燈等應用場合。電容器儲存的能量大小由其尺寸和介質材料的儲能密度決定。為了減小其尺寸，提高其能量的存儲量，開發具有高儲能密度的陶瓷介質材料可以有效解決這一問題。陶瓷電容器具有使用溫度范圍寬、壽命長、性能可靠等優點而被廣泛使用。其中鐵電陶瓷材料具有介電常數大，非線性效應強等優點，單位體積鐵電陶瓷材料的儲能密度J可由下式計算：

J＝∫EdP

其中P為極化強度，E為其擊穿強度。

鐵電陶瓷材料的儲能密度由其最小極化強度(P_r)、最大極化強度(P_m)和擊穿強度(E_b)共同決定。被廣泛研究的Ba_0.4Sr_0.6TiO₃陶瓷的儲能密度僅僅為～0.37J/cm³，儲能密度較低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種BT-KBT-NN基高儲能密度陶瓷及其制備方法，以克服上述現有技術存在的缺陷，本發明制得的陶瓷材料儲能密度高達1.96J/cm³，并且制備方法簡單，易于實現。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種BT-KBT-NN基高儲能密度陶瓷，所述BT-KBT-NN基高儲能密度陶瓷的化學式為(1-x)(0.92BaTiO₃-0.08(K_0.5Bi_0.5)TiO₃)-xNaNbO₃，其中x為0.04-0.08，x為摩爾百分數。

一種BT-KBT-NN基高儲能密度陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：制備BT預燒粉體、KBT預燒粉體和NN預燒粉體；

步驟二：將BT預燒粉體、KBT預燒粉體和NN預燒粉體按照化學式(1-x)(0.92BaTiO₃-0.08(K_0.5Bi_0.5)TiO₃)-xNaNbO₃配料，其中x為0.04-0.08，x為摩爾百分數，混合均勻后烘干，然后壓片、成型后得到混合料片；

步驟三：將混合料片進行燒結，即得到BT-KBT-NN基高儲能密度陶瓷。

進一步地，步驟一中BT預燒粉體通過以下方法制得：按照化學式BaTiO₃，將碳酸鋇和二氧化鈦混合均勻后在1150℃下保溫3h，制得BT預燒粉體。