[发明专利]一类低电场驱动高效储能特性的无铅弛豫陶瓷材料及其制备方法在审

专利信息
申请号: 202110257802.0 申请日: 2021-03-09
公开(公告)号: CN113135753A 公开(公告)日: 2021-07-20
发明(设计)人: 白王峰;赵鑫宇;阙文俊;贺金涛;元勇军;吴诗婷;裴浪 申请(专利权)人: 杭州电子科技大学
主分类号: C04B35/475 分类号: C04B35/475;C04B35/622
代理公司: 杭州君度专利代理事务所(特殊普通合伙) 33240 代理人: 杨舟涛
地址: 310018 浙*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一类 电场 驱动 高效 特性 无铅弛豫 陶瓷材料 及其 制备 方法
【权利要求书】:

1.一类低电场驱动高效储能特性的无铅弛豫陶瓷材料,其特征在于:是基于B位复合元素掺杂的无铅弛豫陶瓷,化学式为(1-x)[(1-y)Bi0.5Na0.5TiO3-ySrTiO3]-xBiReO3且0.0≤x≤0.2,0.26≤y≤0.4,其中Re为二价/四价与二价/五价组合元素。

2.根据权利要求1所述的一类低电场驱动高效储能特性的无铅弛豫陶瓷材料,其特征在于:所述B位复合掺杂元素为Mg2+和Sn4+,Mg2+和Nb5+,Ni2+和Nb5+,Ni2+和Sn4++,四种组合中的一种。

3.根据权利要求1所述的一类低电场驱动高效储能特性的无铅弛豫陶瓷材料,其特征在于,当0.0≤x≤0.2,0.26≤y≤0.4,所述的低电场驱动高效储能特性的无铅弛豫陶瓷材料在小于250kV/cm下可释放能量密度为2.78-3.46J/cm3,高储能效率在85%以上,且其表现出良好的温度/频率/疲劳稳定性,同时兼具大的放电密度1.15J/cm3和超短的放电时间72ns。

4.根据权利要求1所述的一类低电场驱动高效储能特性的无铅弛豫陶瓷材料的制备方法,其特征在于,采用固相反应法包括以下步骤制备得到:

步骤一:按照化学通式(1-x)[(1-y)Bi0.5Na0.5TiO3-ySrTiO3]-xBiReO3化学计量比称取原料,再将得到的原料进行一次球磨,得到混合粉料;随后将混合原料压制成大块进行预烧;再进行二次球磨,得到均匀的预制粉料;

步骤二:将步骤一中得到的预制粉料过筛,造粒,压片制成生胚;

步骤三:将步骤二中得到的生胚进行排粘和烧结,得到储能电介质陶瓷材料;

步骤四:将步骤三中得到的陶瓷材料进行减薄抛光处理,置于炉中高温处理,上下表面分别溅射金电极,得到所述的低电场驱动高效储能特性的无铅弛豫陶瓷材料。

5.根据权利要求4所述的一类低电场驱动高效储能特性的无铅弛豫陶瓷材料的制备方法,其特征在于,所述步骤一中原料包括原料一和原料二;原料一为Bi2O3,SrCO3,Na2CO3,TiO2,原料二为NiO和SnO2,NiO和Nb2O5,MgO和SnO2,MgO和Nb2O5,四种组合中的一种;其均为化学纯试剂,纯度99%。

6.根据权利要求4所述的一类低电场驱动高效储能特性的无铅弛豫陶瓷材料的制备方法,其特征在于,所述步骤一中的一次球磨和二次球磨采用的溶剂为无水乙醇,球磨时间为12-24小时,球磨转速为250-330转/分。

7.根据权利要求4所述的一类低电场驱动高效储能特性的无铅弛豫陶瓷材料的制备方法,其特征在于,所述步骤一中的预烧是在空气中850-950℃条件下进行2-6小时。

8.根据权利要求4所述的一类低电场驱动高效储能特性的无铅弛豫陶瓷材料的制备方法,所述步骤二中的过筛过程中使用80目筛子过筛,造粒过程中使用浓度为8%的聚乙烯醇作为粘结剂。

9.根据权利要求4所述的一类低电场驱动高效储能特性的无铅弛豫陶瓷材料的制备方法,其特征在于,所述步骤三中的排粘温度为550℃下保温10小时,烧结是在1125-1200℃条件下进行2小时。

10.根据权利要求4所述的一类低电场驱动高效储能特性的无铅弛豫陶瓷材料的制备方法,其特征在于,所述步骤四中减薄抛光是将陶瓷片减薄抛光到0.1-0.15mm厚度,所述步骤四中高温处理的温度为550℃。

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