[发明专利]一种高温高能高效车用逆变电容器核心材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种高温高能高效车用逆变电容器核心材料的制备方法依次包括以下步骤：1)制备二维BN：2)制备车用逆变电容器的核心材料：在原料中加入氧化锆球和无水乙醇进行第一次球磨，球磨后干燥后得到干燥的瓷料粉体，将干燥的瓷料粉体压实进行第一次预烧结；第一次预烧结后的粉体进行第二次球磨，待球磨后烘干后进行第二次烧结；随后将二维BN纳米材料无机填料放入第二次烧结后的粉体中进行第三次球磨，待球磨烘干得到坯体；将坯体放入研钵进行研碎后，向粉碎后的粉体中加入粘结剂进行造粒，造粒后的粉体陈腐后压制成样品；将样品进行排胶；将排胶后的生胚进行第三次烧结。降低烧结温度，在室温～200℃下兼具高储能密度和效率。

技术领域

本发明属于电子元器件制备技术领域，具体涉及一种高温高能高效车用逆变电容器核心材料的制备方法。

背景技术

新能源汽车的电力系统由电池和逆变器构成，其中电池组输出的低压直流电经逆变器中的绝缘栅双极晶体管开关阵列转换成大功率高压交流电，为电动机提供电能。然而电池组不能直接与逆变器中的绝缘栅双极晶体管相连，否则由电动机的电感耦合和晶体管的开关跳变所引起的大功率反馈将直接冲击电池(冲击电压和电流超过1000V和250A)，导致电池组烧毁甚至引起爆炸。目前解决这一问题的有效途径是在逆变器的输入总线上并联大功率储能电容器，将冲击能量快速存储到电容器中，实现对电池组的保护。

目前，车用逆变储能电容器介质材料主要有：聚合物有机材料、陶瓷材料以及陶瓷与聚合物复合材料。聚合物材料具有抗击穿场强极高的优势，但聚合物介电常数小、高温下介电损耗大的缺点严重制约了聚合物的应用。复合电介质材料可一定程度上综合有机与无机材料的优势，但其使用温区依然受到严重限制，且批量生产技术不成熟。不同于聚合物及其复合材料，陶瓷材料及其电容器耐高温能力强、生产技术成熟。与铁电陶瓷相比，弛豫性铁电陶瓷更具独特的优势具有高的饱和极化及低的剩余极化，导致其储能密度和效率更高。

现阶段，国内外高储能密度弛豫性铁电材料的主要研究对象为钛酸铋钠(BNT)材料。BNT具有高的极化强度、剩余极化低，通常被研究人员制成块体陶瓷进行研究，相关报道主要集中在工艺技术改进、组分配比调整及掺杂改性方面，并未涉及畴壁导电及晶界电缺陷聚集效应等。受限于该体系材料相变电场较小的缺点，制得的材料储能密度一般在2J/cm³以下。此外，混合动力汽车电控系统使用冷却系统将环境温度从120-140℃降至70-80℃。然而，冷却系统的存在无疑会增加动力系统的质量和体积，降低燃料使用效率。

因此，能够在高温(≥150℃)环境中稳定工作并兼具高的储能密度的车用逆变电容器核心材料，是高新技术领域急需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，提供一种在高温条件下稳定工作且储能密度和效率均高的高温高能高效的车用逆变电容器核心材料的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高温高能高效车用逆变电容器核心材料的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

1)制备二维BN：

将BN粉体在250～350mA的振幅下搅拌20～25h；随后，放置于离心管内，并在转速n₁为2000～4000rpm下离心20～40min，收集上清液以分离未剥离的粉末；然后，将上清液以转速n₂为9000～11000rpm下离心20～40min，并收集离心管壁上的沉积物，该沉积物为二维BN纳米材料无机填料；

2)制备车用逆变电容器的核心材料：

S1：先将核心材料钛酸铋钠基、钛酸钡基、铌酸钾钠基、铌酸钠基、铌酸银基和钛酸铋基中的一种核心材料的原料进行干燥，随后将所需要的原料量置于球磨罐中进行研磨，按照质量百分比为原料量：锆球：无水乙醇＝1:5:2，在原料中加入氧化锆球和无水乙醇进行第一次球磨，球磨后将得到的浆料进行干燥，从而得到干燥的瓷料粉体，随后将干燥的瓷料粉体放入坩埚中压实并进行第一次预烧结；