[发明专利]一种Bi0.5Na0.4Li0.1MxTi1‑xO3无铅反铁电高储能密度陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于储能陶瓷电容器制造领域，具体涉及到一种Bi_0.5Na_0.4Li_0.1M_xTi_1-xO₃无铅反铁电高储能密度陶瓷及其制备方法。

背景技术

高密度储能电容器具有储能密度高、充放电速度快、抗循环老化、适用于高温高压等极端环境和性能稳定的优点，符合新能源开发和利用的要求，广泛应用于电子电力设备，并且在脉冲电源系统特别是高能激光产生的大光束激发系统中扮演着越来越重要的角色。

当前研究与开发的高密度储能电容器中，陶瓷、玻璃以及陶瓷有机复合体三类居多，然而玻璃体的储能值相对较低、陶瓷有机复合体不耐高温，陶瓷具有耐高温且性能持久、老化速度慢等良好特征。但储能陶瓷体系主要是铅基反铁电材料，然而，铅的高毒性也意味着它难于在民用领域应用，因而需要寻找新的具有高储能密度值的无铅反铁电材料作为储能陶瓷的制备基体。经过研究发现，Bi_0.5Na_0.5TiO₃体系经过改性可以获得反铁电特征，储能值也可以极大提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Bi_0.5Na_0.4Li_0.1M_xTi_1-xO₃无铅反铁电高储能密度陶瓷及其制备方法，其中：0.03≤x≤0.3，M为(Me_1/3Nb_2/3)、(Mb_1/2Nb_1/2)、(Me_1/3Ta_2/3)、(Mb_1/2Ta_1/2)中的一种，(Me_1/3Nb_2/3)、(Mb_1/2Nb_1/2)、(Me_1/3Ta_2/3)、(Mb_1/2Ta_1/2)中的Me为 Mg、Zn、Ni中的一种，(Me_1/3Nb_2/3)、(Mb_1/2Nb_1/2)、(Me_1/3Ta_2/3)、(Mb_1/2Ta_1/2)中的Mb为Al、Co、Cr中的一种。基于电滞回线计算的储能密度可达0.8~1.6 J/cm³。方法采用高温高压烧结炉制备Bi_0.5Na_0.4Li_0.1M_xTi_1-xO₃无铅反铁电高储能密度陶瓷。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，包括如下步骤：

（1）采用传统粉体合成技术合成Bi_0.5Na_0.4Li_0.1M_xTi_1-xO₃粉体：选择高纯度（≧99.8%）的Bi₂O₃、Na₂CO₃、Li₂CO₃、MO_y（金属氧化物）、TiO₂粉末为原料，按照Bi₂O₃：Na₂CO₃：Li₂CO₃：MO_y（金属氧化物）：TiO₂ = 0.25：0.2：0.05：x：(1-x)的摩尔比例混合，然后在高能球磨机中充分混合，取出烘干。