[發明專利]一種高抗疲勞、低電場高儲能密度的反鐵電儲能陶瓷及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202310054306.4
• 申請日: 2023-02-03
• 公開（公告）號: CN116102352B
• 公開（公告）日: 2023-10-10
• 發明（設計）人: 劉迎春;楊彬;張洪軍;于思源;邊浪;曹文武
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622;C04B41/88
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 姜歡歡

1.一種高抗疲勞、低電場高儲能密度的反鐵電儲能陶瓷的化學通式為xNaNbO₃-(1-x)(Bi_0.5-yR_yNa_0.5)TiO₃-zMe，其中0.1≤x≤1，0.05≤y≤0.25，0≤z≤0.1，R是稀土離子，Me是生長助劑。

2.根據權利要求1所述的高抗疲勞、低電場高儲能密度的反鐵電儲能陶瓷，其特征在于，稀土離子為La³⁺、Pr³⁺、Nd³⁺或Sm³⁺，生長助劑為CuO、Li₂CO₃、MnO₂中的一種或兩種。

3.權利要求1或2所述的高抗疲勞、低電場高儲能密度的反鐵電儲能陶瓷的制備方法，其特征在于，按以下步驟進行：

以xNaNbO₃-(1-x)(Bi_0.5-yR_yNa_0.5)TiO₃(0.1≤x≤1，0.05≤y≤0.25)細晶為基體，以徑向比5的NaNbO₃片狀微晶為模板，采用模板晶粒定向生長技術，在生長助劑的作用下，制備沿[001]擇優取向的高抗疲勞、低電場高儲能密度的反鐵電儲能陶瓷。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，細晶基體與NaNbO₃片狀微晶的摩爾比為100:(1～10)，NaNbO₃片狀微晶尺寸50μm，晶粒沿[001]方向擇優取向，細晶基體制備過程如下：按照xNaNbO₃-(1-x)(Bi_0.5-yR_yNa_0.5)TiO₃(0.1≤x≤1，0.05≤y≤0.25)的化學計量比稱取Na₂CO₃、Nb₂O₅、Bi₂O₃、TiO₂和稀土氧化物，球磨混合后于650～900℃下預燒2～8h，得到NN-BRNT細晶基體。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，稀土氧化物為La₂O₃、Pr₂O₃、Nd₂O₃、Sm₂O₃中的一種。

6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述儲能陶瓷的具體制備方法為：

步驟1：將細晶基體、NaNbO₃片狀微晶模板、生長助劑、溶劑、分散劑、粘合劑和塑化劑球磨混合，然后利用流延法制得陶瓷薄膜，接著依次進行疊壓、熱水勻壓、切割、排膠、冷等靜壓，得到模板在細晶基體中定向排列的陶瓷素坯；

步驟2：將陶瓷素坯包裹在白金片中，然后在其上下表面覆蓋細晶基體，再于氧氣氣氛中高溫燒結，得到儲能陶瓷。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟2中高溫燒結的溫度為1000～1300℃，時間為1～15h，氣體流速為0.1～2L/min。

8.權利要求1或2所述的高抗疲勞、低電場高儲能密度的反鐵電儲能陶瓷在電子器件中的應用。

9.一種儲能陶瓷電極，其特征在于，所述儲能陶瓷電極采用權利要求1或2所述的高抗疲勞、低電場高儲能密度的反鐵電儲能陶瓷制成。

10.權利要求9所述的儲能陶瓷電極的制備方法，其特征在于，所述制備方法如下：

打磨拋光儲能陶瓷的(001)面，然后在其上下表面濺射金電極，再在金電極表面均勻涂覆銀漿，于650℃保溫30分鐘燒滲銀電極，得到儲能陶瓷電極。