[發(fā)明專利]一種高儲(chǔ)能高效率的Zr摻雜高熵鈣鈦礦氧化物陶瓷材料、制備方法及應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011022315.8
• 申請(qǐng)日: 2020-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN112225559A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蒲永平;張倩雯;李潤(rùn);杜欣怡;陳敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/49
• 分類號(hào): C04B35/49;C04B35/622;B28B3/00;B28B11/24
• 代理公司: 西安西達(dá)專利代理有限責(zé)任公司 61202
• 代理人: 郭秋梅

一種高儲(chǔ)能高效率的Zr摻雜高熵鈣鈦礦氧化物陶瓷材料。該材料的制備方法為：首先采用了Na₂CO₃、Bi₂O₃、BaCO₃、SrCO₃、CaCO₃、TiO₂和ZrO₂為原料，按化學(xué)式(Na_0.2Bi_0.2Ba_0.2Sr_0.2Ca_0.2)Ti_1?xZr_xO₃配比取料，對(duì)粉體進(jìn)行濕法球磨混合，干燥后的粉體在875℃下預(yù)燒2h，再經(jīng)過(guò)二次球磨、過(guò)篩和成型，最終在1300℃溫度下燒結(jié)2h得到了單相的高熵鈣鈦礦氧化物陶瓷材料。本發(fā)明所制備的高熵陶瓷材料制備工藝簡(jiǎn)單，制作成本低，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)?Italic>x值，可使放電儲(chǔ)能密度達(dá)到1.48J/cm³，同時(shí)儲(chǔ)能效率達(dá)到89.9%，提供了一種新的無(wú)鉛儲(chǔ)能材料基體。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及弛豫鐵電體的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種(Na_0.2Bi_0.2Ba_0.2Sr_0.2Ca_0.2)Ti_1-xZr_xO₃高功率密度高熵鈣鈦礦氧化物陶瓷材料、制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

電介質(zhì)陶瓷材料是電子工業(yè)中制備基礎(chǔ)元件的關(guān)鍵材料，被廣泛應(yīng)用于脈沖功率系統(tǒng)、移動(dòng)電子設(shè)備和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車等方面。在電子電氣工程領(lǐng)域占有舉足輕重的地位。隨著電子電氣產(chǎn)品輕量化、微型化、集成化的發(fā)展趨勢(shì)，急切需要開發(fā)具有高儲(chǔ)能密度的介質(zhì)電容器。當(dāng)傳統(tǒng)材料的發(fā)展越來(lái)越趨近于其極限、無(wú)法滿足各行業(yè)新技術(shù)日益增長(zhǎng)的需要時(shí)，開發(fā)新材料變得尤為重要?！案哽亍笔墙陙?lái)出現(xiàn)的新的材料設(shè)計(jì)理論，目前已成為材料研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。弛豫鐵電體由于在理想狀態(tài)下具有零剩余極化(P_r)和高飽和極化(P_s)，在儲(chǔ)能中的應(yīng)用越來(lái)越受到重視。但大多數(shù)弛豫鐵電體都含有鉛，在制備和使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境造成了極大的破壞，因此需要開發(fā)無(wú)鉛的弛豫鐵電體體系。

CN111039672A提供了一種高功率密度的Sn摻雜高熵鈣鈦礦氧化物陶瓷材料，該方案采用四價(jià)離子Sn⁴⁺的摻雜對(duì)基體儲(chǔ)能性能及充放電性能進(jìn)行進(jìn)一步改性。由于SnO₂本身具有高絕緣性，且Sn離子在B位取代同價(jià)Ti離子，可抑制晶粒生長(zhǎng)，在一定程度上可抑制界面極化、提高擊穿場(chǎng)強(qiáng)，最終改善陶瓷材料的儲(chǔ)能性能。但是，該方案存在儲(chǔ)能效率低、能量釋放速度慢等不足，不利于實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容