[发明专利]一种用于制备陶瓷材料的复合物及其制备方法和陶瓷电容器

说明书

本发明公开了一种用于制备陶瓷材料的复合物及其制备方法和陶瓷电容器，涉及电介质储能陶瓷材料技术领域，该材料的化学通式为：(1‑x‑y)Bi_0.5Na_0.5TiO₃‑ySr_0.7Bi_0.2TiO₃‑xBi(Mg_2/3Nb_1/3)O₃，其中0.0≤x≤0.1，0.1≤y≤0.45；通过传统的固相反应法和流延法经过烘料，配料、球磨、烘干，预烧、二次球磨、二次烘干，造粒、成型、烧结、抛光和被金电极，分别制得陶瓷电容器和多层陶瓷电容器。本发明制备工艺简单，成本低，无污染、适应性强，该陶瓷材料储能密度、储能效率高，所加工的MLCC多层电容器具有极高的充放电密度和短的充放电时间。

技术领域

本发明涉及电介质储能陶瓷材料技术领域，具体涉及一种具有高储能密度和高储能效率的钛酸铋钠基无铅陶瓷材料及制备方法，以及材料被加工成高充放电密度和高储能效率的陶瓷电容器。

背景技术

随着电子、信息和控制技术朝着微型化、高集成化方向的发展，以及安全、环保、可再生动力能源设备，如电动汽车、电网中的大型能量调节器、医疗等移动能源设备的发展和使用，高密度储能材料的发展日趋成为研究的热点。目前储能材料主要集中在超级电容器，锂离子电池等。但是由于锂离子的输出功率有限、充电速度慢，寿命短等缺点已经不能满足许多能源设备的需求；另一方面，由于超级电容器中采用的大多是化学电解质对环境有危害。因此开发具有大功率、充电速度快、寿命长、温度稳定性好、频率稳定性优良，抗疲劳、环境友好的能源材料逐渐成为社会各界研究的热点。

电容器作为一种器件，具有充电速度快，功率大的优点。可以在瞬间释放大的能量，广泛应用于电子束、激光、电磁发射、核物理技术等军事领域，还可以用来除尘、净化废弃物，在医疗中进行体外冲击波碎石，工业中用来进行高速X射线水下摄影，岩石钻孔等等，逐步受到越来越多人的亲赖。而铁电压电材料作为介电材料的一种，可以被直接作为电容器使用，具有极高的研究意义。而铁电材料的储能密度和储能效率可以通过它的电滞回线直接计算得出。

在目前研究的主流环保型无铅铁电材料体系中，钛酸铋钠基材料具有相对高的居里温度和较低的退极化温度，这就保证了储能材料和器件具有良好的温度稳定性，并且饱和极化强度大，但是其剩余极化强度也较高，而且耐击穿场强不高，这限制了该材料体系在储能上的应用。

多层陶瓷电容器（MLCC）是由陶瓷介质与内电极相互堆叠构成的多层电容器，通常又称为独石电容器。其中交替而不相连的内电极分别与两个端电极相连构成多个电容器并联的结构，在极大地提升电容量的同时，还有利于实现器件小型化及多功能化的发展趋势。此外，这一结构能够很好地适应目前电子行业应用广泛的表面贴装技术。因此，现在MLCC已经取代绝大部分的原片陶瓷电容器，成为市场主流。在这样一个市场背景下，越来越多的科研人员也注意到将块体陶瓷电容试样转换为MLCC芯片，才能更好地推动高温陶瓷电容器材料应用到实际当中。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于制备陶瓷材料的复合物及其制备方法和陶瓷电容器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案之一为：一种用于制备陶瓷材料的复合物，所述复合物为粉末状，复合物的通式为：(1-x-y)Bi_0.5Na_0.5TiO₃-ySr_0.7Bi_0.2TiO₃-xBi(Mg_2/3Nb_1/3)O₃，其中0.0≤x≤0.1， 0.1≤y≤0.45。