[发明专利]一种低损耗的高温无铅电容器材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低损耗的高温钛酸钡基无铅电容器材料及其制备方法，属于电介质技术领域。

背景技术

商用的X7R、X8R和X9R电容器的使用温度上限分别在125℃、150℃和175℃，这些类型的电容器可广泛应用于不同的场合。但随着技术的发展对电容器的使用温度提出了更高的要求。如应用于混合动力或电驱动装置的陶瓷电容器需要使用温度上限在200℃以上，且具有良好介电性能。

诸如Pb(ZrTi)O₃等的Pb基钙钛矿具有介电常数很高的特点，但原料中添加的铅对操作者和环境的污染很大，不够环保。无铅陶瓷材料0.4Ba_0.8Ca_0.2TiO₃-0.6Bi(Mg_0.5Ti_0.5)O₃的介电常数变化范围在±10％以内的温度区间是140℃–420℃，介电损耗小于0.025的温度区间较窄，为～170℃–300℃，大于200℃的温度范围内介电温度稳定性较差[A.Zeb,S.J.Milne,StabilityofHigh-TemperatureDielectricPropertiesfor(1-x)Ba_0.8Ca_0.2TiO₃–xBi(Mg_0.5Ti_0.5)O₃Ceramics,JournaloftheAmericanCeramicSociety96(9)(2013)2887-2892.]。高温介电损耗的主要来源为氧空位的迁移和晶界电导的增加。为了得到综合性能比较好的无铅电容器材料，一般采用稀土元素掺杂来调节晶粒内部的点缺陷浓度，采用多相复合或者构建核壳结构来改善晶界电学性能，其中核壳结构在控制晶界行为方面更有优势。

发明内容

本发明的目的是为了减少制备和应用过程对操作者和环境造成的压力，提供一种高介电常数陶瓷，是具有晶粒掺杂的核壳结构钛酸钡基无铅电容器材料，介电损耗低、温度稳定性好，为制备性能优良的电子器件提供了技术基础。

一种钛酸钡基无铅电容器材料，是由Bi(Mg_0.5Ti_0.5)O₃与(Ba_0.8Sr_0.2)_(1-x)Ce_2x/3TiO₃形成的两相复合体，0<x<0.4，x为摩尔分数；其中Bi(Mg_0.5Ti_0.5)O₃是采用凝胶工艺包覆在(Ba_0.8Sr_0.2)_(1-x)Ce_2x/3TiO₃颗粒外面，且Bi(Mg_0.5Ti_0.5)O₃与(Ba_0.8Sr_0.2)_(1-x)Ce_2x/3TiO₃的摩尔比为4：6～6：4；；

钛酸钡基无铅电容器材料的制备方法，步骤如下：

(1)采用传统的固相合成工艺[Z.Chen,G.Li,X.Sun,L.Liu,L.Fang,La₂O₃modified0.4(Ba_0.8Ca_0.2)TiO₃-0.6Bi(Mg_0.5Ti_0.5)O₃CeramicsforHigh-temperaturecapacitorapplications,CeramicsInternational,2015(41):11057-11061]制备(Ba_0.8Sr_0.2)_(1-x)Ce_2x/3TiO₃粉体，0<x<0.4,x为摩尔分数；较佳0.15<x<0.3，更佳x＝0.15，或x＝0.3；

(2)将摩尔比为1：2的分析纯硝酸镁和分析纯硝酸铋，溶于乙二醇单甲醚中，乙二醇单甲醚质量为分析纯硝酸镁和分析纯硝酸铋总质量的5～10倍，制得均一溶液；