[发明专利]一种BT-KBT-NN基高储能密度陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种BT‑KBT‑NN基高储能密度陶瓷及其制备方法，首先制备BT预烧粉体、KBT预烧粉体和NN预烧粉体；其次将BT预烧粉体、KBT预烧粉体和NN预烧粉体按照化学式(1‑x)(0.92BaTiO₃‑0.08(K_0.5Bi_0.5)TiO₃)‑xNaNbO₃配料，其中x为0.02‑0.08，x为摩尔百分数，混合均匀后烘干，然后压片、成型后得到混合料片；然后将混合料片进行烧结，即得到BT‑KBT‑NN基高储能密度陶瓷。

技术领域

本发明属于储能材料制备技术领域，具体涉及一种BT-KBT-NN基高储能密度陶瓷及其制备方法。

背景技术

电容器作为一种重要的储能器件，是电子设备中大量使用的电子元器件之一。而陶瓷电容器具有使用温度范围宽、寿命长、性能可靠等优点而被广泛使用。电容储能容易保持，不需要超导体。电容储能还有很重要的一点就是能够提供瞬间大功率，非常适合于激光器，闪光灯等应用场合。电容器储存的能量大小由其尺寸和介质材料的储能密度决定。为了减小其尺寸，提高其能量的存储量，开发具有高储能密度的陶瓷介质材料可以有效解决这一问题。陶瓷电容器具有使用温度范围宽、寿命长、性能可靠等优点而被广泛使用。其中铁电陶瓷材料具有介电常数大，非线性效应强等优点，单位体积铁电陶瓷材料的储能密度J可由下式计算：

J＝∫EdP

其中P为极化强度，E为其击穿强度。

铁电陶瓷材料的储能密度由其最小极化强度(P_r)、最大极化强度(P_m)和击穿强度(E_b)共同决定。被广泛研究的Ba_0.4Sr_0.6TiO₃陶瓷的储能密度仅仅为～0.37J/cm³，储能密度较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种BT-KBT-NN基高储能密度陶瓷及其制备方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明制得的陶瓷材料储能密度高达1.96J/cm³，并且制备方法简单，易于实现。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种BT-KBT-NN基高储能密度陶瓷，所述BT-KBT-NN基高储能密度陶瓷的化学式为(1-x)(0.92BaTiO₃-0.08(K_0.5Bi_0.5)TiO₃)-xNaNbO₃，其中x为0.04-0.08，x为摩尔百分数。

一种BT-KBT-NN基高储能密度陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：制备BT预烧粉体、KBT预烧粉体和NN预烧粉体；

步骤二：将BT预烧粉体、KBT预烧粉体和NN预烧粉体按照化学式(1-x)(0.92BaTiO₃-0.08(K_0.5Bi_0.5)TiO₃)-xNaNbO₃配料，其中x为0.04-0.08，x为摩尔百分数，混合均匀后烘干，然后压片、成型后得到混合料片；

步骤三：将混合料片进行烧结，即得到BT-KBT-NN基高储能密度陶瓷。

进一步地，步骤一中BT预烧粉体通过以下方法制得：按照化学式BaTiO₃，将碳酸钡和二氧化钛混合均匀后在1150℃下保温3h，制得BT预烧粉体。