[发明专利]一种小损耗超高压陶瓷电容器用介质材料

说明书

技术领域

本发明涉及无机非金属材料领域，尤其是涉及一种小损耗超高压陶瓷电容器用介质材料。

背景技术

近几年来，在高端民用产品市场中随着电力系统和脉冲功率的不断升级改造，例如遮断器、负载关闭器、高压电源等的设备对陶瓷电容器提出了高耐电压、低损耗、高可靠性、小型化和大容量等的要求。目前我国加大了对激光武器和电磁武器等的研究，并取得了一定的成果。激光武器需要瞬间提供巨大的能量，这种功能通过电路中的超高压电容倍压来实现，并且超高压电容器是电路中的核心器件。由于国内原材料的限制，我国在军事领域对超高压电容器的需求主要依赖进口，这给我国的国防安全带来了一定的风险。目前所需的超高压陶瓷电容器用介质材料不仅要求耐电压更高，而且还需要较小的介质损耗及较高的体积电阻率，以满足超高压电容器高可靠性。

在近期国内专利可查到的同类产品有：

中国专利号200410041863.X公开了一种中低温烧结高压陶瓷电容器介质，它采用的配方是：BaTiO₃60％-90％，SrTiO₃1-20％，CaZrO₃0.1-10％，Nb₂O₅0.01-1％，MgO 0.01％-1％，CeO₂0.01-0.8％，ZnO0.01-0.6％，Co₂O₃0.03-1％，铋锂固溶体0.05-10％。其电性能为介电常数2000-3000，耐电压为6kV/mm以上，降低烧结温度的添加物是铋锂固溶体。该专利中的陶瓷电容器介质损耗太高，介电常数较低，该专利的配方组成不同于本申请。

中国期刊《电子元件与材料》1989年第5期在“高介高压2B₄介质陶瓷”的文章中公开了一种高压陶瓷电容器介质材料，该介质材料采用97.8wt.％BaTiO₃+0.8wt.％Bi₂O₃+0.7wt.％Nb₂O₅+0.5wt.％CeO₂+0.2wt.％MnO2的配方，其电性能为介电常数2500-2600，介电损耗为0.5-1.4％，直流耐电压为7kV/mm，该介质存在耐电压较差，介电常数太小，介质损耗大，且配方组成不同于本申请。

中国专利号2012101187726(授权公告号CN 102627456B)公开了一种低损耗高压陶瓷电容器介质，其组成按重量百分比计算为：BaTiO₃54％-91％，MgTiO₃1％-4％，BaZrO₃4-20％，SrZrO₃3-12％，CeO₂0.03-1.0％，ZnO 0.1-1.5％，CaTiSiO₃0.5％-7.5％，其介电常数最高值为3688，这直接限制了电容器大容量的应用，为了获得大容量超高压电容器，往往导致电容器体积过大，这与装备的小型化趋势相悖，并且其体积电阻率较小(数量级为10¹¹)，从而影响了超高压电容器的绝缘性能，且其配方组成与本申请不同。

中国专利号201210034278.1(授权公告号CN 102568821B)公开了一种高介电高压陶瓷电容器介质，按重量百分比计算其配方组成为：BaTiO₃55％-90％，SrTiO₃2-25％，MgZrO₃2％-15％，Bi₃NbZrO₃2-10％，CeO₂0.1-1.0％，ZnO 0.5-1.5％，MnCO₃0.2-1.0％，其介电常数虽然较高10050-11603，但是体积电阻率小于10¹²，因此影响了电容器的绝缘性能及可靠性。另外，其介质损耗均在40×10^-4左右，这将提高在使用过程中发生热击穿的概率，从而影响电容器的使用寿命及安全性能，并且其配方组成与本申请不同。

发明内容