[发明专利]高抗电强度无铅储能介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

高抗电强度无铅储能介质陶瓷材料及其制备方法，属于电子信息功能材料与器件技术领域，本发明的高抗电强度无铅储能介质陶瓷材料，其特征在于，其组成通式为：(Sr_0.7Ba_0.3)_aR_6‑aX_2+aY_8‑aO₃₀，其中X为Nb⁵⁺或Ta⁵⁺，Y为Ti⁴⁺或Zr⁴⁺，R为3价稀土元素，a的值为4或5。本发明在达到高抗电强度的同时实现了较高的储能效率，节约了能源成本，应用前景广泛。

技术领域

本发明属于电子信息功能材料与器件技术领域，特别涉及的是具有高抗电强度及高储能效率介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

20世纪70年代后期，随着核物理、电子束、加速器、激光、放电理论和等离子等技术的研究和日益广泛的应用，脉冲功率技术开始广泛应用于国防、科学试验、工农业及医学领域中，而脉冲电容器作为脉冲功率设备中的储能元器件具有极其重要的地位。在众多储能元件中，如飞轮、酸性蓄电池、电化学超级电容器，由于其较低的储能效率或较高的成本，应用往往得到限制。介电材料由于具有高放电效率，优秀的循环使用寿命和即时高效的充电效率而被视为有前景的储能材料。考虑到电容器的实际应用，高性能的脉冲电容器需具备高储能密度，低损耗以及高储能效率。从理想线性电介质的储能密度公式W＝0.5ε_oε_rE²(E为介质工作电场强度，ε_o为真空介电常数，ε_r为介质的相对介电常数)可以得出，获得高储能密度的前提是获得高介电常数以及高抗电强度。其中抗电强度对于材料储能密度的影响尤为关键。由于较低的损耗以及高储能效率意味着储能介质材料具有更低的能量耗散和更高的工作效率，故低损耗及高储能效率有利于实现储能器件在脉冲功率场合的良好应用。另外，目前储能介质材料的研究多集中于含Pb，Bi等挥发性有毒金属的相关体系。因此，研制具有高抗电强度，低损耗以及高储能效率的无铅储能介质陶瓷材料具有很大的应用价值。