[发明专利]一种耐高电场的高储能密度钛酸钡基弛豫铁电陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐高电场的高储能密度钛酸钡基弛豫铁电陶瓷材料及其制备方法，属于电容器材料制备技术领域。本发明的耐高电场的高储能密度钛酸钡基弛豫铁电陶瓷材料化学组成为0.65(Ba_0.98Li_0.04)Ti_0.98O₃‑0.35(Sr_0.7Bi_0.2)TiO₃，在室温下可耐高电场而具有高储能密度；并且该耐高电场的高储能密度钛酸钡基弛豫铁电陶瓷材料在340kV/cm电场下室温总储能密度为3.43J/cm³，有效储能密度为2.43J/cm³；在10～340kV/cm之间的储能效率70％，并且在较低的温度下采用固相合成，操作简单、对设备要求低、具有高的介电常数、烧结温度低，整个制备方法的反应条件易控，重复性好。

技术领域

本发明属于电容器材料制备技术领域，具体涉及一种耐高电场的高储能密度钛酸钡基弛豫铁电陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

电容器因为其具有较大的功率密度而被广泛应用于通讯设备、工业仪器电源、武器等脉冲领域，其中以陶瓷介质为典型代表的无机介质电容器因结构简单、耐高温、耐腐蚀、价格低廉和制备工艺简单而备受关注；而以钛酸钡为典型代表的铁电体陶瓷，因为较高的饱和极化值和相对介电常数使其成为极具潜力的基体陶瓷，但是由于铁电体陶瓷普遍存在剩余极化、矫顽场较大，有效储能密度和储能效率较低的缺点而受到限制。现阶段经常通过掺杂改性等方法将钛酸钡这一类铁电体陶瓷转变成弛豫铁电体陶瓷，已达到提高储能效率和有效储能密度的目的，从应用的角度而言，使其能够承受较高的电场强度，并且较高的储能效率可以保持在较高水平上的弛豫铁电体陶瓷具有更好的使用价值。故钛酸钡基弛豫铁电体陶瓷可耐高电场从而获得高储能密度和储能效率成为研究重点。

因此，需要对一种耐高电场的高储能密度的弛豫铁电陶瓷材料及其相应的制备方法进行研究。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种耐高电场的高储能密度钛酸钡基弛豫铁电陶瓷材料；本发明的目的之二在于提供一种耐高电场的高储能密度钛酸钡基弛豫铁电陶瓷材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种耐高电场的高储能密度钛酸钡基弛豫铁电陶瓷材料，所述该弛豫铁电陶瓷材料的化学组成式为0.65(Ba_0.98Li_0.04)Ti_0.98O₃-0.35(Sr_0.7Bi_0.2)TiO₃。

优选的，所述弛豫铁电陶瓷材料在340kV/cm电场下室温总储能密度为3.43J/cm³，有效储能密度为2.43J/cm³；在10～340kV/cm之间的储能效率≥70％。

2、上述弛豫铁电陶瓷材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)按7:2:10的摩尔比，将SrCO₃、Bi₂O₃和TiO₂混合后球磨得到混合料，烘干、研磨、过筛后于950℃下进行预烧，保温3h后冷却至室温，再次球磨得到(Sr_0.7Bi_0.2)TiO₃；

(2)按1:1的摩尔比，将BaCO₃与TiO₂混合后球磨得到混合料，烘干、研磨、过筛后于1000℃下进行预烧，保温4h后冷却至室温，再次球磨得到BaTiO₃；