The invention discloses a lead-free high storage energy density ST microwave sintering NBT ceramic material and its preparation method, according to the molar ratios of Na2CO3, weighing the corresponding quality of the Bi2O3, SrCO3, TiO2 mixture, and the mixture of ball milling, drying, pressing block, shape perfect ingredients, then all ingredients are the granulation and sieving, formation of granulation material; secondly granulation material pressed into the sample, and the prepared samples were sintered sintering samples; finally grinding, cleaning the sintered samples, the samples sintered both sides polished and cleaned evenly coated silver electrode slurry, the sample coated silver electrode was sintered by ST NBT ceramics. ST NBT lead-free relaxor ferroelectric ceramic material obtained by the method of the invention not only has high dielectric constant, obvious relaxation characteristics, suitable for a wider temperature range, and simple preparation process, low material cost, green environmental protection, become a substitute for lead based ceramics as an important candidate materials for high end the industrial application of materials in technology and economy of the.
【技术实现步骤摘要】
一种微波烧结的无铅高储能密度ST-NBT陶瓷材料及其制备方法
本专利技术涉及陶瓷电介质材料领域,具体涉及一种微波烧结的无铅高储能密度ST-NBT陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
储能介电电容器抗循环老化性能强且在高温高压环境下工作稳定性好,符合新能源采集的要求,在新能源发电系统中不可或缺。但因比容量较低,介电电容器在实际应用中体积较大,要扩展其应用领域,并实现应用设备的小型化和轻量化,必须开发出高储能密度介质材料。根据介电材料的E-P曲线,其储能密度可由下式表示:其中,E表示电场强度,P表示极化强度大小。从上式可以看出,储能密度的大小直接受到极化强度和击穿场强(BDS)的影响。各类实用的储能介质材料中,尽管线性电介质具有较低的极化强度,但由于与铁电体和反铁电体相比较高的击穿场强,可以实现高的放电能量存储密度。因此,线性电介质更值得研究其储能应用。SrTiO3(ST)是一种典型的线性介电材料,具有低介电损耗,相对较高的BDS(~20kV/mm)和良好的电场稳定性,是作为高能量存储器件基体材料十分有前景的候选者。为了进一步提高极化强度,掺杂不同金属离子被认为是有效的方法,如Ba2+,Mn2+,Bi3+和三价稀土(RE3+)。Bi0.5Na0.5TiO3(NBT)作为一种反铁电型的弛豫铁电体,不仅具有介电常数的宽峰,相对高的剩余极化(Pr=38μC/cm2)和矫顽场(Ec=73kV/cm),而且与ST同为ABO3型的钙钛矿结构,可以实现掺杂固溶。W.P.Cao([1]W.P.Cao,W.L.Li,X.F.Dai,T.D.Zhang,J.Sheng,Y.F.Hou ...
【技术保护点】
一种微波烧结的无铅高储能密度ST‑NBT陶瓷材料,其特征在于,所述的无铅高储能密度ST‑NBT陶瓷材料的化学计量式为(1‑x)SrTiO3‑xNa0.5Bi0.5TiO3,其中x=15~25mol%。
【技术特征摘要】
1.一种微波烧结的无铅高储能密度ST-NBT陶瓷材料,其特征在于,所述的无铅高储能密度ST-NBT陶瓷材料的化学计量式为(1-x)SrTiO3-xNa0.5Bi0.5TiO3,其中x=15~25mol%。2.一种微波烧结的无铅高储能密度ST-NBT陶瓷材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:按照摩尔比分别称量相应质量的Na2CO3、Bi2O3、SrCO3、TiO2,合成SrTiO3粉体与Na0.5Bi0.5TiO3粉体,然后按照化学计量式(1-x)SrTiO3-xNa0.5Bi0.5TiO3,x=15~25mol%,取SrTiO3粉体与Na0.5Bi0.5TiO3粉体混合均匀形成全配料;步骤二:将全配料与氧化锆球石、去离子水混合后进行球磨、烘干、过筛,形成过筛料;步骤三:将步骤二得到的过筛料在200~220MPa的压强下,通过冷等静压压制成试样,并将制好的试样进行微波烧结得到烧结试样;步骤四:打磨、清洗步骤三得到的烧结试样,在打磨和清洗后的烧结试样正反两面均匀涂覆银电极浆料,将涂覆银电极的试样进行烧结得到无铅高储能密度ST-NBT陶瓷材料。3.根据权利要求1所述的一种微波烧结的无铅高储能密度ST-NBT陶瓷材料的制备方法,其特征在于,步骤一中SrTiO3粉体的制备步骤包括:首先按照摩尔比1:1称取SrCO3和TiO2混合形成混合物A;然后取混合物A、锆球石及去离子水,按照质量比为1:2:(0.8~1)混合后依次进行球磨、烘干和压块,最后于1150~1180℃保温2.5~3小时,得到纯相的SrT...
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