[发明专利]一种钛酸钡基X9R型多层陶瓷电容器用介质材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种钛酸钡基X9R型多层陶瓷电容器用介质材料及制备方法。该材料化学式为0.85BT‑0.15BNT‑0.02Nb₂O₅‑0.02MgO‑xCaZrO₃，其中x＝1.0～3.0mol％。其制备方法为：制备Bi_0.5Na_0.5TiO₃；制备0.85BaTiO₃‑0.15Bi_0.5Na_0.5TiO₃；原料放入球磨机中用湿式球磨法混合球磨，并经烘干得到陶瓷粉体；研磨、造粒、过筛，干压成型得到陶瓷生坯；排胶后在烧结，即得到。本发明制备的介质陶瓷材料在‑55～200℃温度范围内满足容温变化率|△C/C_25℃|≤15％，且室温下介电常数约为1940，室温介电损耗不超过2.0％。

技术领域

本发明属于介电陶瓷技术领域，具体涉及一种具有高温稳定性的钛酸钡基X9R型多层陶瓷电容器用介质材料及制备方法。

背景技术

电介质材料作为一种重要的储能电子材料，一直以来是研究热点。随着研究的深入以及技术的进步，无铅高性能介质电容器的发展得到了极大的推动。近年来，由于能源消耗的大幅增加，全球对开发环境友好、低成本的可再生能源的需求越来越大。实现清洁、可再生能源系统的关键因素之一是高性能储能设备，目前主流的储能器件有电池、介质电容和超级电容器等。介质电容器由于其超高的充放电性能，已成为电子设备中最重要的部件之一。

多层陶瓷电容器(MLCC)是一种由电介质陶瓷膜片与内部电极交替排列构成的并联式片式电子元件，在电路中主要起充放电、隔直流通交流，旁路、滤波等作用，对于实现电子设备的高性能、多功能和高集成度具有重要意义。现代电子元器件集成度和复杂度越来越高，MLCC由于其具有低等效电阻、空间体积小、高比容、介质损耗低以及可靠性高等优点，广泛用于移动互联网、5G网络、物联网、消费电子以及自动驾驶等领域。随着使用范围的扩展，在如航空航天、汽车发动机以及国防军工等特种领域对温度稳定型高温电容器件的应用需求越来越迫切。极端使用环境下的满足美国电子工业协会(Electronic IndustriesAssociation)X7/8R型(X代表最低温度使用温度为-55℃；7/8代表最高温度为125/150℃；R代表允许的电容随温度变化出现的最大偏差与室温25℃时的电容值不超过15％，即△C/C_25℃≤±15％)。X7/8R标准的多层陶瓷电容器已经不能满足使用要求。所以，X9R型(9代表最高使用温度为200℃)MLCC越来越成为研究热点。

目前大容量无铅温度稳定型MLCC主要由钛酸钡组成，钛酸钡(BaTiO₃，以下简称BT)是一种典型的具有钙钛矿(ABO₃)结构室温铁电材料。室温下其介电常数较高，可达2000-3000，其介电损耗也较小，与此同时，在它的生产和使用过程中对环境不会产生污染，所以特别适合用来制造高性能的介电材料。但是纯的钛酸钡其居里温度在120℃附近，此时介电常数很大，在温度高于或者低于居里温度后，其介电常数急剧下降，在-55℃～200℃温度范围内△C/C_25℃≤±15％无法满足，需要将居里温度进一步提高，同时将居里峰变宽，以达到标准。