[发明专利]一种Sm掺杂的无铅介电储能陶瓷的制备方法

说明书

本发明公开了一种Sm掺杂的无铅介电储能陶瓷的制备方法，步骤如下：将Na₂CO₃、Bi₂O₃、BaCO₃、TiO₂和Sm₂O₃加入装有氧化锆球的球磨罐中，倒入无水乙醇，球磨47‑49h，烘干后，在850‑870℃保温3‑4h，加入聚乙烯醇粘接剂，过100目筛，在34‑38MPa下压成圆片素坯，然后将素坯在585‑595℃排胶后升温至1000‑1100℃保温3‑4h，得毛坯陶瓷片；将陶瓷片双面打磨、清洗后印刷上银浆，并在550‑570℃下保温45‑55min，冷却即得。该方法制得的Sm掺杂的无铅介电储能陶瓷具有较低的交、直流电导率及良好的绝缘性，在介电储存方面具有潜在的优势。

技术领域

本发明涉及一种Sm掺杂的无铅介电储能陶瓷的制备方法。

背景技术

解决能量存储是能源问题的一个重要方面，电能是人类的重要能源，虽然可以长距离输送和使用，但是仍然需要探索更有效的电能储存技术。电介质储能虽然获得了广泛应用，但由于储能密度低，使得储能器占设备体积的比例较大。另外，针对脉冲功率应用方面的大电流要求，只有高储能密度的电介质电容器才能胜任。在高储能密度电介质材料中，具有双电滞回线的反铁电Pb基块体或薄膜材料拥有较高的储能密度，如Pb(Zr,Ti)O₃(PZT)，(Pb, La)ZrO₃(PLZ)和Pb(Zr,Sn,Ti)O₃(PZST)。但是，含Pb材料废弃物会导致环境污染，可以通过多种途径影响人体健康。

具有ABO₃型钙钛矿结构的钛酸铋钠（Na_0.5Bi_0.5TiO₃，BNT）基材料是取代含Pb材料的潜在且重要材料之一，但是纯BNT材料难以发挥其潜在优势，需要引入其他组元或用离子掺杂进行改性。研究表明，在BNT中引入BaTiO₃（BT）、Bi_0.5K_0.5TiO₃（BKT）组元可以构建出准同型相界（MPB）。具有MPB的BNT基材料不仅存在多相转变，而且会表现出优异的电学性能，如铁电、压电、介电、应变、储能等。其中具有MPB相结构的BNT-BT陶瓷，其结构和电学特性能够被A位、B位或者A/B位的离子掺杂进一步调控。已报道的BNT基储能陶瓷中，在MPB附近的BNT-BT材料常被用于陶瓷储能研究。提高电储能能力主要包括提高击穿场强、构建双电滞回线、提高饱和极化强度的同时降低剩余极化强度。研究表明，0.93BNT-0.07BT（BNT-7BT）陶瓷的电滞回线剩余极化具有向内收缩的特性，形状向双电滞回线转变，比较适合于电储能应用。稀土元素La掺杂BNT-BT陶瓷，不仅可以抑制BNT-BT陶瓷的晶粒生长，提高致密度，而且可以有效降低剩余极化和矫顽场，提高储能密度和效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Sm掺杂的无铅介电储能陶瓷的制备方法。

本发明通过下面技术方案实现：