[发明专利]一种铌酸钠基陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铌酸钠基陶瓷材料及其制备方法，铌酸钠基陶瓷材料的化学式为：(Na_1‑2xBi_x)(Nb_1‑x‑yTa_yTi_x)O₃，其中0＜x≤0.1，0＜y≤0.2。本发明铌酸钠基陶瓷材料实现了高效的储能特性，通过掺杂钽改性后，提高了陶瓷晶粒和晶界的电阻率，减小了陶瓷在高电场下的漏电流，提高了陶瓷的击穿场强、能量密度和能量效率。

技术领域

本发明涉及储能材料领域，尤其是一种同时兼具高能量密度和高能量效率的铌酸钠基陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着电子信息技术的发展以及不可再生能源的消耗，寻求和开发具有环境友好、性能优异的储能器件是近些年的研究热点。

陶瓷储能电容器具备成本低、充放电速度快、循环寿命长等优点，广泛应用于各种电气和电子领域，但陶瓷储能电容器的储能密度小、储能效率低，无法满足当今电子器件小型化、轻量化、集成化的发展需求。因此，开发出兼具高储能密度和高储能效率的陶瓷材料具有非常大的应用前景。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的是提供一种兼具高储能密度和高储能效率的铌酸钠基陶瓷材料。

本发明另一个目的是提供了该铌酸钠基陶瓷材料的制备方法。

本发明再一个目的是提供了该铌酸钠基陶瓷材料的用途。

为实现本发明的上述目的，本发明实施例提供了一种铌酸钠基陶瓷材料，化学式为：(Na_1-2xBi_x)(Nb_1-x-yTa_yTi_x)O₃，其中0＜x≤0.1，0＜y≤0.2。

本发明实施例铌酸钠基陶瓷材料实现了高效的储能特性，通过掺杂钽改性后，提高了陶瓷晶粒和晶界的电阻率，减小了陶瓷在高电场下的漏电流，提高了陶瓷的击穿场强、能量密度和能量效率。

在一些实施例中，0.04＜x≤0.1。在一些实施例中，x＝0.1。

在一些实施例中，0.05＜y≤0.15。在一些实施例中，0.1＜y≤0.15。在一些实施例中，y＝0.15。

本发明实施例还提供了上述铌酸钠基陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)以Na₂CO₃，Bi₂O₃，Nb₂O₅，Ta₂O₅,TiO₂为原料，按照所述铌酸钠基陶瓷材料化学式的化学计量比进行配料，得到原料混合物，进行一次球磨、再烘干后得到粉体：

(2)将步骤(1)所得的粉体依次进行一次预烧和二次预烧，得到预烧粉；

(3)将预烧粉和MnO₂混合后进行二次球磨处理，干燥后，得陶瓷粉体；

(4)将陶瓷粉体压成圆片后，再冷等静压处理，得陶瓷胚体；

(5)将陶瓷胚体的上表面和下表面分别被覆同样成分的经过步骤(1)和(2)处理的预烧粉，烧结处理，制得所述陶瓷材料。

本发明实施例铌酸钠基陶瓷材料通过高温固相合成法制得，制备成本低，工艺简单且适合批量生产。

在一些实施例中，所述一次球磨是向原料混合物中加入乙醇，再加入球磨介质，充分混合球磨6-12h。

在一些实施例中，所述一次球磨的乙醇的添加量为原料混合物质量的60～120％。