【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及介电储能陶瓷应用，具体涉及一种高储能密度无铅陶瓷电容器材料及其制备方法。
技术介绍
1、电子信息技术的迅猛发展加快了电子元器件升级换代的速度，陶瓷介质电容器的储能器件成为不可或缺的脉冲功率关键器件，高储能密度陶瓷电容器材料的设计和开发是当今信息时代的前沿热点领域。随着人类健康和可持续发展要求，对储能陶瓷材料又提出了新的需求，开发绿色、高效储能性能的电介质陶瓷材料在电介质电容器领域势在必行。
2、储能电容器因其高功率密度、快速充放电能力和优异的化学稳定性，被认为是脉冲电力系统的重要组成部分。然而，如何兼具高储能密度，又保证高效率的设计是存在较大的挑战。合理的材料设计是构筑高效储能性能陶瓷材料的关键和核心难题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高储能密度无铅陶瓷电容器材料及其制备方法，其制备的无铅陶瓷电容器具有超高密度、高效率、高稳定性。
2、在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种高储能密度无铅陶瓷电容器材料。根据本专利技术的实施例，所述材料按照(1-x)(na0.5bi0.5tio3)-x(bi1/6na1/6ca1/6sr1/6nd1/6li1/6)tio3的化学计量进行配比，其中x为摩尔数，所述x的取值范围为0≤x≤0.55。
3、在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种高储能密度无铅陶瓷电容器材料的制备方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括以下步骤：
4、(1)将na2co3、bi2o3、
5、(2)将na2co3、bi2o3、caco3、srco3、li2co3、nd2o3、tio2混合、球磨、烘干、预烧，得到(bi1/6na1/6ca1/6sr1/6nd1/6li1/6)tio3粉体；
6、(3)将na0.5bi0.5tio3粉体和(bi1/6na1/6ca1/6sr1/6nd1/6li1/6)tio3粉体混合、球磨、烘干，得到所述的高储能密度无铅陶瓷电容器材料。
7、另外，根据本专利技术上述实施例的一种高储能密度无铅陶瓷电容器材料的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：
8、在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(1)中，na2co3、bi2o3、tio2的摩尔比为0.5：0.5：1，预烧温度为800-900℃，预烧时间为3-6h，升温速率为以3-5℃/min。
9、在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(1)中，na2co3、bi2o3、caco3、srco3、li2co3、nd2o3、tio2的摩尔比为1/6：1/6：1/6：1/6：1/6：1/6：1，预烧温度为900-1000℃，预烧时间为3-6h，升温速率为以3-5℃/min。
10、在本专利技术的一些实施例中，所述球磨均以无水乙醇为介质，以氧化锆球为球磨珠，混合球磨10-12h，使用无水乙醇出料，烘干温度均为60-80℃，烘干时间均为10-12h。
11、在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种高储能密度无铅陶瓷电容器的制备方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括以下步骤：
12、(1)将所述的高储能密度无铅陶瓷电容器材料加入粘结剂进行造粒，压片成型，得到圆形陶瓷坯体；
13、(2)将圆形陶瓷坯体加热排胶；
14、(3)将排胶之后的圆形陶瓷坯体煅烧，得到无铅陶瓷；
15、(4)将无铅陶瓷表面进行打磨、清洗，再在其表面喷上金电极，即得所述高储能密度无铅陶瓷电容器。
16、另外，根据本专利技术上述实施例的一种高储能密度无铅陶瓷电容器的制备方法还可以具有如下附加的技术特征：
17、在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(1)中，粘接剂为4wt％-6wt％的聚乙烯醇水溶液，压片成型在直径为8-12mm的模具中进行。
18、在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(2)中，陶瓷塑坯体排胶加热温度为500-700℃，保温时间为5-7小时。
19、在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(3)中，煅烧温度为1150-1250℃，煅烧时间为3-6h。
20、在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(4)中，打磨采用2000-10000目砂纸，喷金使用离子溅射仪，喷金时间为60-120s。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
22、1、na0.5bi0.5tio3具有复杂的相结构和良好的介电、压电和铁电性能，尤其是较高的pmax(～40μc/cm2)，但是纯的na0.5bi0.5tio3陶瓷由于具有较大的pr(～32uc/μc/cm2)以及较差的烧结行为不适合单独应用于脉冲储能领域。所以，本专利技术选择na0.5bi0.5tio3作为基底材料，然后再引入了一种等摩尔高熵陶瓷(bi1/6na1/6ca1/6sr1/6nd1/6li1/6)tio3作为掺杂剂。选择高熵陶瓷(bi1/6na1/6ca1/6sr1/6nd1/6li1/6)tio3原因如下：a.它的组成在a位点包含6个元素，由于价态和离子半径不同，破坏长程有序的铁电畴结构，增强弛豫行为；b.它包括一系列宽的带隙氧化物，如srtio3(3.2ev)、catio3(3.8ev)和nd2o3(5.05ev)，作为高绝缘的添加剂,当与na0.5bi0.5tio3掺杂使用时，可以提高晶粒的阻抗，减少晶粒与晶界之间的阻抗适配。这种界面极化的减少可以显著增加eb值，从而获得具有超高密度(18.2j/cm3)、高效率(85.6％)、高稳定性(20-120℃、1-500hz)特点的高性能无铅陶瓷材料。
23、2、本专利技术制备方法简单，因为材料制备方法采用传统固相法，因此反应条件容易控制、可重复性高；使用的设备简单，操作容易，成本低，可大规模生产，具有良好的产业化前景。
24、3、本专利技术使用的所有材料均是无铅材料，对环境和人类都无毒无害。
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1.一种高储能密度无铅陶瓷电容器材料，其特征在于：按照(1-x)(Na0.5Bi0.5TiO3)-x(Bi1/6Na1/6Ca1/6Sr1/6Nd1/6Li1/6)TiO3的化学计量进行配比，其中x为摩尔数，所述x的取值范围为0≤x≤0.55。
2.一种根据权利要求1所述的高储能密度无铅陶瓷电容器材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种高储能密度无铅陶瓷电容器材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，Na2CO3、Bi2O3、TiO2的摩尔比为0.5：0.5：1，预烧温度为800-900℃，预烧时间为3-6h，升温速率为以3-5℃/min。
4.根据权利要求2所述的一种高储能密度无铅陶瓷电容器材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，Na2CO3、Bi2O3、CaCO3、SrCO3、Li2CO3、Nd2O3、TiO2的摩尔比为1/6：1/6：1/6：1/6：1/6：1/6：1，预烧温度为900-1000℃，预烧时间为3-6h，升温速率为以3-5℃/min。
5.根据权利要求2所述的一种高储能密
6.一种高储能密度无铅陶瓷电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种高储能密度无铅陶瓷电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，粘接剂为4wt％-6wt％的聚乙烯醇水溶液，压片成型在直径为8-12mm的模具中进行。
8.根据权利要求6所述的一种高储能密度无铅陶瓷电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，陶瓷塑坯体排胶加热温度为500-700℃，保温时间为5-7小时。
9.根据权利要求6所述的一种高储能密度无铅陶瓷电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，煅烧温度为1150-1250℃，煅烧时间为3-6h。
10.根据权利要求6所述的一种高储能密度无铅陶瓷电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，打磨采用2000-10000目砂纸，喷金使用离子溅射仪，喷金时间为60-120s。
...【技术特征摘要】
1.一种高储能密度无铅陶瓷电容器材料，其特征在于：按照(1-x)(na0.5bi0.5tio3)-x(bi1/6na1/6ca1/6sr1/6nd1/6li1/6)tio3的化学计量进行配比，其中x为摩尔数，所述x的取值范围为0≤x≤0.55。
2.一种根据权利要求1所述的高储能密度无铅陶瓷电容器材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种高储能密度无铅陶瓷电容器材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，na2co3、bi2o3、tio2的摩尔比为0.5：0.5：1，预烧温度为800-900℃，预烧时间为3-6h，升温速率为以3-5℃/min。
4.根据权利要求2所述的一种高储能密度无铅陶瓷电容器材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，na2co3、bi2o3、caco3、srco3、li2co3、nd2o3、tio2的摩尔比为1/6：1/6：1/6：1/6：1/6：1/6：1，预烧温度为900-1000℃，预烧时间为3-6h，升温速率为以3-5℃/min。
5.根据权利要求2所述的一种高储...
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