[發(fā)明專利]一種在高電場(chǎng)下具有高儲(chǔ)能密度和高功率密度的鈦酸鋇基弛豫鐵電陶瓷材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011322581.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN112390645A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳福康;李洋;嚴(yán)巖;于坤;李權(quán);艾巧;劉崗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/468
• 分類號(hào): C04B35/468;C04B35/622
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發(fā)明涉及一種在高電場(chǎng)下具有高儲(chǔ)能密度和高功率密度的鈦酸鋇基弛豫鐵電陶瓷材料及其制備方法，屬于介電陶瓷材料制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明公開的材料的化學(xué)式為0.65(Ba_0.985La_0.03)Ti_0.985O₃?0.35(Sr_0.7Bi_0.2)TiO₃，具有如下性能：室溫該材料在高電場(chǎng)下具有高儲(chǔ)能密度，并且其在280kV/cm電場(chǎng)下室溫總儲(chǔ)能密度為2.91J/cm³，有效儲(chǔ)能密度為2.23J/cm³；在10～280kV/cm之間的儲(chǔ)能效率75％。本發(fā)明的材料在較低溫度下采用固相反應(yīng)法合成，制備步驟簡(jiǎn)便，設(shè)備要求低且反應(yīng)條件簡(jiǎn)單易控，重復(fù)性好、綠色環(huán)保，且弛豫現(xiàn)象明顯、燒結(jié)溫度低、具有高的介電常數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于介電陶瓷材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在高電場(chǎng)下具有高儲(chǔ)能密度和高功率密度的鈦酸鋇基弛豫鐵電陶瓷材料及其制備方法。

背景技術(shù)

目前，具有較大的功率密度和較高儲(chǔ)能密度的電容器正在被廣泛應(yīng)用在移動(dòng)通信、醫(yī)用設(shè)備、軍事等脈沖領(lǐng)域，而介電陶瓷電容器憑借較為出眾的功率密度和儲(chǔ)能密度以及其小型化、集成化的特點(diǎn)，正越發(fā)成為脈沖電源系統(tǒng)的核心部件。鈦酸鋇作為典型的鐵電陶瓷，有著較高的相對(duì)常數(shù)和飽和極化強(qiáng)度，是一種潛在的理想基體陶瓷。

然而鐵電體陶瓷普遍存在一些缺點(diǎn)，如存在剩余極化、矯頑場(chǎng)較大，有效儲(chǔ)能密度和儲(chǔ)能效率較低等，導(dǎo)致其在實(shí)際應(yīng)用中受到很大限制。因此常通過(guò)摻雜改性等方法將鈦酸鋇這一類鐵電體陶瓷轉(zhuǎn)變?yōu)槌谠ヨF電陶瓷，以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能效率、有效儲(chǔ)能密度和功率密度的提高以及使其能夠承受較高的外加電場(chǎng)，從而使弛豫鐵電體陶瓷以更好地滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。

因此，需要對(duì)具有高儲(chǔ)能密度和儲(chǔ)能效率的鈦酸鋇基弛豫鐵電體陶瓷材料及其制備方法進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種在高電場(chǎng)下具有高儲(chǔ)能密度和高功率密度的鈦酸鋇基弛豫鐵電陶瓷材料；本發(fā)明的目的之二在于提供一種在高電場(chǎng)下具有高儲(chǔ)能密度和高功率密度的鈦酸鋇基弛豫鐵電陶瓷材料的制備方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

1.一種在高電場(chǎng)下具有高儲(chǔ)能密度和高功率密度的鈦酸鋇基弛豫鐵電陶瓷材料，所述鈦酸鋇基弛豫鐵電陶瓷材料的化學(xué)式為0.65(Ba_0.985La_0.03)Ti_0.985O₃-0.35(Sr_0.7Bi_0.2)TiO₃。

2.上述鈦酸鋇基弛豫鐵電陶瓷材料的制備方法，所述方法包括如下步驟：

(1)按3961:2561:980:1400:39的摩爾比將TiO₂、BaCO₃、SrCO₃、Bi₂O₃和La₂O₃混合后進(jìn)行球磨，烘干、研磨后過(guò)60目篩得到混合料；

(2)將步驟(1)中所述混合料進(jìn)行壓塊，于900～1000℃下進(jìn)行預(yù)燒，保溫1～2h后冷卻至室溫，再次球磨得到0.65(Ba_0.985La_0.03)Ti_0.985O₃-0.35(Sr_0.7Bi_0.2)TiO₃；

(3)將步驟(1)制備的材料烘干、研磨得到粉料后，按照每克粉料加入1滴的標(biāo)準(zhǔn)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％～10％的聚乙烯醇水溶液，混合均勻后，取過(guò)60目篩后的粉料；