[发明专利]钛酸铋钠-锆钛酸钡无铅宽温储能陶瓷及其制备方法

权利要求书

1.一种钛酸铋钠-锆钛酸钡无铅宽温储能陶瓷，其特征在于，它的化学组成表达式如下：(1-x)Bi_0.51Na_0.47TiO₃-xBaZr_yTi_1-yO₃-zSm，其中，0.45≤x≤0.55，0.3≤y≤0.45，0﹤z≤0.08；

所述钛酸铋钠-锆钛酸钡无铅宽温储能陶瓷在-60~200℃温度范围内的介电常数的温度变化率≤15~31%，放电储能密度为1.12~1.32 J/cm³，击穿场强为200~210 kV/cm，储能效率为86~90%。

2.根据权利要求1所述的一种钛酸铋钠-锆钛酸钡无铅宽温储能陶瓷，其特征在于，x为0.5，0.3≤y≤0.45，0﹤z≤0.04。

3.权利要求1所述的钛酸铋钠-锆钛酸钡无铅宽温储能陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）根据化学组成表达式(1-x)Bi_0.51Na_0.47TiO₃-xBaZr_yTi_1-yO₃-zSm中Bi_0.51Na_0.47TiO₃、BaZr_yTi_1-yO₃各金属元素的化学计量比，以分析纯的 Na₂CO₃、Bi₂O₃、TiO₂为原料，经过球磨、烘干、煅烧，制得Bi_0.51Na_0.47TiO₃粉体；并以BaCO₃、ZrO₂、TiO₂为原料，经过球磨、烘干、煅烧，制得BaZr_yTi_1-yO₃粉体；其中，0.45≤x≤0.55，0.3≤y≤0.45，0﹤z≤0.08；

（2）按照摩尔比(1-x)：x：z将Bi_0.51Na_0.47TiO₃粉体、BaZr_yTi_1-yO₃粉体和Sm₂O₃粉体混合后，经过一次球磨、烘干、预烧、二次球磨、烘干、造粒、压制成型、排胶和烧结，得到化学组成为(1-x)Bi_0.51Na_0.47TiO₃-xBaZr_yTi_1-yO₃-zSm的陶瓷材料，即钛酸铋钠-锆钛酸钡无铅宽温储能陶瓷。

4.根据权利要求3所述的一种钛酸铋钠-锆钛酸钡无铅宽温储能陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，制备Bi_0.51Na_0.47TiO₃粉体，煅烧的温度和时间范围分别是800~950℃和2~4h；制备BaZr_yTi_1-yO₃粉体，煅烧的温度和时间范围分别是1200~1300℃和2~4h。

5.根据权利要求3所述的一种钛酸铋钠-锆钛酸钡无铅宽温储能陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤（1）和步骤（2）中的球磨条件均如下：球磨方式为行星球磨，球磨介质为无水乙醇和锆球，球磨介质的质量为球磨原料的2~10倍，球磨频率为20~40 Hz，球磨时间为4~6h；步骤（1）和步骤（2）中的烘干条件均如下：温度为70~120 ℃，烘干时间为12h~18h。

6.根据权利要求3所述的一种钛酸铋钠-锆钛酸钡无铅宽温储能陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤（2）中的预烧条件均如下：800~950℃下预烧2~4h。