一种高温度稳定性双层储能陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高温度稳定性双层储能陶瓷，化学表达式为(Ba

【技术实现步骤摘要】
一种高温度稳定性双层储能陶瓷及其制备方法
本专利技术属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，特别涉及一种高温度稳定性(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％LiCO3/(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％MgO双层储能陶瓷的制备方法。
技术介绍
进入21世纪，环境污染问题日益突出，为解决传统交通工具对环境带来的污染，混合电力交通工具进入人们的视野，而储能元件作为混合电力交通工具中重要的部分，直接影响其性能。为此，人们对做了大量关于储能元件的研究。相比超级电容、燃料电池等，储能陶瓷具有功率密度高、充放电速度快、输出电流大等优势，逐渐成为研究热点。然而，由于陶瓷储能特性受温度影响较大，从而限制了其应用。因此急需研发一种高温度稳定性的储能陶瓷。
技术实现思路
本专利技术的目的，是为克服现有储能陶瓷温度稳定性差的缺点，采用叠层的方法，提供一种高温度稳定性的双层储能陶瓷的制备方法。本专利技术通过如下技术方案予以实现。一种高温度稳定性双层储能陶瓷，化学表达式为(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％LiCO3/(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％MgO。该双层储能陶瓷的制备方法，具有如下步骤：(1)(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3粉料制备a.将Ba源粉料、Ca源粉料、Zr源粉料以及Ti源粉料按照化学计量比进行混合；b.将混合后的粉料球磨12小时；c.将球磨后的粉料在1200℃下预烧4小时，从而获得(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3粉料。(2)(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％LiCO3粉料制备以(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3粉料为基础，外加3wt％LiCO3以及1wt％PVA粘结剂，将三者混合并球磨12小时，从而获得(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％LiCO3粉料；(3)(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％MgO粉料制备以(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3粉料为基础，外加3wt％MgO粉料以及1wt％PVA粘结剂，将三者混合并球磨12小时，从而获得(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％MgO粉料。(4)(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％LiCO3/(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％MgO双层陶瓷的制备分别称取等质量的(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％LiCO3粉料和(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％MgO粉料，并按照先后顺序放入模具中，压制成型为陶瓷生坯；(5)排胶将步骤(4)压制成型后的陶瓷生坯于400～700℃进行排胶；(6)烧结将步骤(4)排胶完成后的陶瓷生坯于1300～1450℃进行烧结，保温时间为3～5小时，制得高温度稳定性双层储能陶瓷。所述步骤(1)的.Ba源粉料、Ca源粉料、Zr源粉料以及Ti源粉料为BaCO3粉料、CaCO3粉料、ZrO粉料、TiO2粉料。所述步骤(1)的预烧升温速率为5℃/min。所述步骤(4)的陶瓷生坯压制成型采用的压力为4MPa。所述步骤(6)的烧结升温速率为5℃/min，降温速率为10℃/min。所述步骤(6)的烧结温度为1350℃，保温时间为4小时。本专利技术制备的(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％LiCO3/(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％MgO双层储能陶瓷，具有良好的温度稳定特性，在20℃-100℃范围内工作时，储能密度变化率为13.38％～18.49％，可作为储能元件应用于相关领域。附图说明图1为实施例1制备的双层储能陶瓷的储能特性随温度的变化关系图。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术作进一步描述。实施例中所用的BaCO3粉料、CaCO3粉料、ZrO粉料、TiO2粉料、LiCO3粉料以及MgO粉料，均为市售分析纯原料。实施例1(1)(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3粉料制备a.将BaCO3粉料、CaCO3粉料、ZrO粉料以及TiO2粉料按照化学计量比进行混合；b.将混合后的粉料球磨12小时；c.将球磨后的粉料在1200℃下预烧4小时，预烧升温速率为5℃/min，从而获得(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3粉料。(2)(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％LiCO3粉料制备秤取(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3粉料4g，在(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3粉料基础上，外加3wt％LiCO3粉料和1wt％PVA粘结剂，将三者混合并球磨12小时，从而获得(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％LiCO3粉料。(3)(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％MgO粉料制备秤取(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3粉料4g，在(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3粉料基础上，外加3wt％MgO粉料和1wt％PVA粘结剂，将三者混合并球磨12小时，从而获得(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％MgO粉料。(4)(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％LiCO3/(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％MgO双层陶瓷的制备分别称取等质量的(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％LiCO3粉料和(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％MgO粉料各0.2g，并按照先后顺序放入模具中，成型压力为4MPa，压制成型为陶瓷生坯。(5)排胶将压制成型后的陶瓷生坯放入低温炉中进行排胶，排胶温度700℃。(6)烧结排胶完成后于1350℃进行烧结，保温时间为4小时，烧结升温速率为5℃/min，降温速率为10℃/min，制得高温度稳定性双层储能陶瓷。图1为实施例1制备的双层储能陶瓷的储能特性随温度的变化关系图。制备的双层储能陶瓷在20℃-100℃之间工作时，储能密度从127毫焦/立方厘米下降到110毫焦/立方厘米，其在20℃-100℃范围内的变化率为13.38％，说明其具有良好的温度稳定特性。实施例2...

【技术保护点】
1.一种高温度稳定性双层储能陶瓷，化学表达式为(Ba

【技术特征摘要】
1.一种高温度稳定性双层储能陶瓷，化学表达式为(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％
LiCO3/(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％MgO。
该双层储能陶瓷的制备方法，具有如下步骤：
(1)(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3粉料制备
a.将Ba源粉料、Ca源粉料、Zr源粉料以及Ti源粉料按照化学计量比进行混合；
b.将混合后的粉料球磨12小时；
c.将球磨后的粉料在1200℃下预烧4小时，从而获得(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3粉料；
(2)(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％LiCO3粉料制备
以(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3粉料为基础，外加3wt％LiCO3以及1wt％PVA粘结剂，将三者混合并球磨12小时，从而获得(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％LiCO3粉料；
(3)(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％MgO粉料制备
以(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3粉料为基础，外加3wt％MgO粉料以及1wt％PVA粘结剂，将三者混合并球磨12小时，从而获得(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％MgO粉料；
(4)(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3-3wt％LiCO3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玲霞，杨盼，彭伟，徐康力，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12