[發明專利]一種A位雙取代的鈮酸銀基鈣鈦礦反鐵電陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202210689792.2
• 申請日: 2022-06-17
• 公開（公告）號: CN114907123B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 田野;宋盼盼;耿嘉;黎壘;賈燁;葛萬銀
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種A位雙取代的鈮酸銀基鈣鈦礦反鐵電陶瓷材料及其制備方法，通過常規固相反應法合成固溶體，具體操作步驟：將Agsubgt;2/subgt;O，Nbsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;，Ksubgt;2/subgt;COsubgt;3/subgt;和Smsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;等原料按比例稱量后混合球磨、烘干、研磨、過篩處理、預燒、造粒、壓制成型、燒結，即得所述鈮酸銀基反鐵電陶瓷材料。在330kV/cm的外加電場下，鈮酸銀基鈣鈦礦反鐵電陶瓷材料具有3.96J/cmsupgt;3/supgt;的儲能密度以及73.56％的儲能效率，為改善鈮酸銀基材料的儲能性能提供了一種新思路。

技術領域

本發明屬于無鉛介電儲能材料技術領域，具體涉及一種A位雙取代的鈮酸銀基鈣鈦礦反鐵電陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

隨著電子工業的快速發展，人們對電力存儲裝置的需求也日益增大。當前的儲能裝置主要有以下三種：電池、超級電容器以及電介質電容器。與前兩種儲能裝置相比，電介質電容器存儲的電能可以在超短時間內快速釋放，滿足脈沖功率系統的需求，有望應用于工業、醫療以及軍事等領域。在電介質材料中，反鐵電體具有較高的P_m以及較小的P_r在儲能領域展現了一定的優勢，引起了人們的廣泛研究。

然而，目前所報道的儲能性能優異的反鐵電材料幾乎都含有大量的鉛元素。眾所周知，鉛元素在制造及使用過程中會對人體及環境產生較大的危害，因此，尋找一種新型無鉛反鐵電材料具有十分重要的意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種A位雙取代的鈮酸銀基鈣鈦礦反鐵電陶瓷材料及其制備方法，減小了鈮酸銀AFE-FE相變的滯后，從而表現出較高的最大極化以及較小的剩余極化，使其儲能性能得到了提升。

本發明采用以下技術方案：

一種A位雙取代的鈮酸銀基鈣鈦礦反鐵電陶瓷材料，A位雙取代的鈮酸銀基鈣鈦礦反鐵電陶瓷材料的化學組成為：(Ag_1-x-3yK_xSm_y)NbO₃，其中，x，y為摩爾百分比，且0.01x＝y≤0.07。

具體的，A位雙取代的鈮酸銀基鈣鈦礦反鐵電陶瓷材料的厚度為0.1～0.15mm，儲能密度為1.1～3.96J/cm³，儲能效率為42.1％～73.56％。

本發明的另一技術方案是，一種制備A位雙取代的鈮酸銀基鈣鈦礦反鐵電陶瓷材料的方法，包括以下步驟：

S1、按化學組成(Ag_1-x-3yK_xSm_y)NbO₃中的計量比x＝y＝0.01、0.03、0.05、0.07計算得的質量，分別稱取Ag₂O，Nb₂O₅，K₂CO₃和Sm₂O₃粉體；

S2、對步驟S1稱取Ag₂O，Nb₂O₅，K₂CO₃和Sm₂O₃粉體混合后進行第一次球磨處理，然后依次進行烘干、研磨和過篩處理；

S3、對步驟S2過篩處理后的混合粉體進行預燒處理，經自然冷卻后進行第二次球磨處理，取出粉體并烘干得到預制粉體；

S4、將步驟S3得到的預制粉體進行研磨，過篩得到篩選粉體，然后向篩選粉體中加入質量濃度為5％～6％的PVA溶液，混合均勻后得到造粒粉體，將造粒粉體壓制成胚體；

S5、對步驟S4得到的胚體進行燒結處理，自然冷卻后得到燒結陶瓷片；