[发明专利]一种高效高储能铌酸钠基陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明涉及电介质陶瓷材料技术领域，具体公开了一种高效高储能铌酸钠基陶瓷材料及其制备方法，该材料的化学组成式为：(1‑x)[0.9NaNbO₃‑0.1Bi(Mg_0.667Nb_0.333)O₃]‑xmol％(Bi_0.5Na_0.5)_0.7Sr_0.3TiO₃(0.05≤x≤0.4)，通过采用固相反应法，以乙醇溶液为球磨介质进行湿法球磨，获得粒径均匀原粉；采用传统烧结工艺，制备出高性能储能陶瓷。

技术领域

本发明涉及电介质陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种高效高储能铌酸钠基陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

目前，初始能源的种类主要有电能(固态电容器，超级电容器，电感等)、机械能(电动机，惯性储能)和化学能(锂电池，燃料电池)。其中固态电容器以其高的功率密度(～10⁸W/kg)、快的充放电速度(1μs)和长的循环寿命(～50万次)成为脉冲功率技术优先选择的储能方式，但其储能密度(W_rec)相对较低(10^-2-10¹ Wh/kg)，不能满足脉冲功率器件集成化、轻量化和小型化的需求。

目前大功率脉冲电源中应用的电容器大多是箔式结构电容器和金属化膜电容器。前者存在储能密度低，易发生故障爆炸等问题；后者存在使用寿命短，放电电流小等不足。因此，为满足大功率脉冲电源中需要储能元件具有高储能密度、长的充放电寿命和大输出电流等特殊性能的要求，设计和制备高性能的储能介质材料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效高储能铌酸钠基陶瓷材料及其制备方法，使得大功率脉冲电源中需要的储能元件具备高储能密度、长的充放电寿命和大输出电流。

为实现上述目的，本发明采用的一种高效高储能率铌酸钠基陶瓷材料，化学组成式为：

(1-x)[0.9NaNbO₃-0.1Bi(Mg_0.667Nb_0.333)O₃]-xmol％(Bi_0.5Na_0.5)_0.7Sr_0.3TiO₃(0.05≤x ≤0.4)。

本发明还提出一种高效高储能率铌酸钠基陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

称取高纯度Na₂CO₃、Nb₂O₅、Bi₂O₃、MgO和Na₂CO₃、Bi₂O₃、SrCO₃、TiO₂分开混合，得到粉体；

将所述粉体放入球磨罐中进行湿法球磨、干燥、过筛，并将粉料压成柱状放在氧化铝坩埚中进行密封性预烧；

之后将0.9NaNbO₃-0.1Bi(Mg_0.667Nb_0.333)O₃与(Bi_0.5Na_0.5)_0.7Sr_0.3TiO₃进行配比后，倒入球磨罐中再次进行湿法球磨，在100℃的烘箱中快速干燥，使用筛网过筛，取60-120目大小的颗粒用模具压成圆片；

将圆片在马弗炉中进行密封性烧结；

烧结样品抛光，之后涂上高温银浆，高温烧结并保温后，得到铌酸钠基陶瓷材料。