[发明专利]一种高介电高击穿储能陶瓷及其制备方法

说明书

本公开揭示了一种高介电高击穿储能陶瓷，储能陶瓷的组分及摩尔百分比含量为：(1‑x)Bal‑ySryTi_0.895Sn_0.105O₃‑xBi_1.5ZnNb_1.5O₇，其中，0.10≤x≤0.20，O.10≤y≤0.20。通过在BaTiO3中加入Sr‑锶、Sn‑锡元素构建三弛豫状态，并通过在预烧前加入Bi1.5Zn‑锌Nb‑铌1.5O7与Sr、Sn进行前掺复配，使得原子具有双倍晶格周期的反平行电畴结构，从而诱发储能陶瓷在部分局域内具有三弛豫纳米电畴结构的同时产生反铁电相。

技术领域

本公开属于电子陶瓷材料领域，具体涉及一种高介电高击穿储能陶瓷及其制备方法。

背景技术

电介质储能材料可以通过外电场作用储存电荷并进行释放，因此在电容器中具有重要的应用价值，电容器作为电力和电子设备不可或缺的元器件，如何提升其电储能性能这一需求变得十分迫切。储能性能由材料的极化与击穿场强积分得到，而电介质储能材料的极化状态与击穿场强具有制约关系，具有高极化状态会导致电介质储能材料在较低电场下被击穿，其中介电常数往往反映了材料的极化状态，故目前对于电介质储能材料研究的一个重点问题就是如何协同提升材料的介电常数与击穿场强。

最新研究发现，构建三临界-弛豫状态交汇区可以使材料的介电常数得到显著提升2-3倍，同时拥有着极高的储能效率。这是由于三弛豫材料处于三临界状态，具有纳米电畴结构，极化状态在外加电场作用下易于翻转，诱发出材料的超高极化状态，同时材料的弛豫特性使其处于低滞回状态。

发明内容

针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种高介电高击穿储能陶瓷及其制备方法，通过在BaTiO3中加入Sr、Sn元素构建三弛豫状态，进一步调控Bil.5ZnNbl.5O7组分的加入使材料处于反铁电相与三弛豫区共存的状态。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种高介电高击穿储能陶瓷，其特征在于，所述储能陶瓷的组分及摩尔百分比含量为：(1-x)Ba1-ySryTi_0.895Sn_0.105O₃-xBi_1.5ZnNb_1.5O₇，其中，0.10≤x≤0.20，0.10≤y≤0.20。

本公开还提供一种制备高介电高击穿储能陶瓷的方法，包括如下步骤：

S100：按照化学计量式，分别称取BaCO₃粉料、TiO₂粉料、SrCO₃粉料、SnO₂粉料、Bi₂O₃粉料、ZnO粉料及Nb₂O₅粉料混合后球磨，获得混合粉料；

S200：将混合粉料烘干、研磨、过筛；

S300：将过筛后的混合粉料在1200-1250℃预烧，将预烧后的混合粉料保温后自然冷却；

S400：将自然冷却后的混合粉料进行二次研磨和二次球磨，将二次球磨后的混合粉料二次烘干；

S500：将二次烘干后的混合粉料进行三次研磨，获得化学组成通式为(1-x)Ba1-ySryTi_0.895Sn_0.105O₃-xBi_1.5ZnNb_1.5O₇的粉料；