[發(fā)明專利]一種鈮酸鈉基無鉛弛豫反鐵電儲能陶瓷電容器及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310230251.8
• 申請日: 2023-03-10
• 公開（公告）號: CN116313515A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 郭艷艷;樊奕;張左;胡海威;趙江
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01G4/12
• 分類號: H01G4/12;C04B35/495;C04B35/622;C04B41/88
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開了一種鈮酸鈉基無鉛弛豫反鐵電儲能陶瓷電容器，所述無鉛弛豫反鐵電儲能陶瓷的化學式為(1?x)[0.76NaNbOsubgt;3/subgt;?0.24(Bisubgt;0.5/subgt;Nasubgt;0.5/subgt;)TiOsubgt;3/subgt;]?xCaZrOsubgt;3/subgt;，其中x為摩爾百分比，x的取值滿足電中性。本發(fā)明還公開一種鈮酸鈉基無鉛弛豫反鐵電儲能陶瓷電容器制備方法。本發(fā)明提供的一種鈮酸鈉基無鉛弛豫反鐵電儲能陶瓷電容器及其制備方法，通過在0.76NaNbOsubgt;3/subgt;?0.24(Bisubgt;0.5/subgt;Nasubgt;0.5/subgt;)TiOsubgt;3/subgt;中引入CaZrOsubgt;3/subgt;，能夠通過加入CaZrOsubgt;3/subgt;來中和Nasupgt;+/supgt;和Bisupgt;3+/supgt;的揮發(fā)，進一步的提高NN體系的反鐵電性能，儲能密度和儲能效率，制備出的鈮酸鈉基無鉛弛豫反鐵電儲能陶瓷電容器的極化強度為78μC/cmsupgt;2/supgt;，儲能密度為2.4J/cmsupgt;3/supgt;，擊穿場強為215kV/cm。

技術領域

本發(fā)明涉及一種鈮酸鈉基無鉛弛豫反鐵電儲能陶瓷電容器及其制備方法，屬于功能陶瓷材料技術領域。

背景技術

近年來，集成電路的迅速發(fā)展以及經濟社會發(fā)展不斷的復雜變化，要求對更多環(huán)境友好型電介質儲能材料進行研究，從而研發(fā)出儲能密度好，效率高且不污染環(huán)境的儲能器件。反鐵電材料與其鐵電對應物相比，因其優(yōu)越的儲能密度而受到越來越多的關注，多種類型以及結構的無鉛反鐵電材料被廣泛研究。鈮酸鈉NaNbO₃長期以來被認為是一種高極化的材料。它不含有毒元素和揮發(fā)性鉀，這使得它環(huán)保且易于制備。同時，其理論密度明顯低于BT基、BNT基和鉛基陶瓷等，這有利于器件的輕量化。所有這些優(yōu)點使它非常有希望商業(yè)化。鈮酸鹽系無鉛陶瓷作為無鉛陶瓷研究的體系之一，具有較高的居里溫度及機電耦合系數。但是純NaNbO₃(NN)的儲能密度極低，當前最有效的提升方式是將NaNbO₃與BNT(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃)復合形成0.76NaNbO₃-0.24(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃弛豫反鐵電儲能陶瓷。但是，由于摻雜的BNT陶瓷本身固有的缺陷，在實際的運用中受到了極大的限制。比如，0.76NaNbO₃-0.24(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃體系中的弛豫反鐵電性需要在特別高的電場下才能獲得。此外，采用常規(guī)方法制備0.76NaNbO₃-0.24(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃時，體系中的Na⁺和Bi³⁺都易揮發(fā)，不利于降低體系的漏導。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是，克服現有技術的缺陷，提供一種鈮酸鈉基無鉛弛豫反鐵電儲能陶瓷電容器及其制備方法，能夠通過加入CaZrO₃來中和Na⁺和Bi³⁺的揮發(fā)，進一步的提高NN體系的反鐵電性能，儲能密度和儲能效率。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種鈮酸鈉基無鉛弛豫反鐵電儲能陶瓷電容器，無鉛弛豫反鐵電儲能陶瓷的化學式為(1-x)[0.76NaNbO₃-0.24(Bi_0.5Na_0.5)TiO₃]-xCaZrO₃，其中x為摩爾百分比，x的取值滿足電中性。

所述x的取值為：0x≤0.04。