[发明专利]一种高介电、高耐压的SrTiO3

说明书

本发明公开了一种高介电、高耐压的SrTiOsubgt;3/subgt;介电陶瓷的绝缘骨架调控方法，所述绝缘骨架为Srsubgt;3/subgt;Tisubgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;，通过调节SrTiOsubgt;3/subgt;与Sr(NOsubgt;3/subgt;)subgt;2/subgt;的摩尔比，采用液相包覆法制备Srsubgt;3/subgt;Tisubgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;包覆SrTiOsubgt;3/subgt;复合粉体，然后将复合粉体陶瓷半导化，得到不同介电常数和电阻值的介电陶瓷材料。该高介电、高耐压的SrTiOsubgt;3/subgt;介电陶瓷的绝缘骨架调控方法通过包覆调节绝缘骨架的厚度可以调节SrTiOsubgt;3/subgt;介电常数和绝缘电阻率。

技术领域

本发明涉及陶瓷电容器电介质材料领域，具体涉及一种高介电、高耐压的SrTiO₃介电陶瓷的绝缘骨架调控方法。

背景技术

随着不可再生能源的消耗，人们重点关注着能源的开发和利用。为了解决传统能源存在的问题，最开始人们寻找风能、太阳能等清洁、无污染的可再生能源。随着科技的进一步发展，除可再生能源的收集和转换外，能量的存储技术日益受到重视。而储能技术的关键在于研发出满足应用需求的储能器件。储能器件主要有电池、燃料电池、超级电容器和电介质电容器等几大类。在这些储能元器件中，电池与电化学电池拥有较高的储能密度，但是其功率密度非常低。这是因为两种元器件内部载流子的迁移率非常低，从而限制了其在高功率时的使用。此外，二者还受到使用寿命的限制以及处置不当造成的环境污染。电容器恰恰与之相反，它的功率密度高，循环使用寿命长，非常适用于高功率方面的应用。但是，传统电容器的储能密度相当小(10^-2～10^-1W·hr/kg)，这极大地限制了其在储能领域的应用，故而提高电容器的储能密度是当下的研究重点。

介电陶瓷具有介电常数较高、化学性质稳定、漏导电流小等诸多优点，是一种常用的电容器固态介质材料。理想的介电陶瓷具有高的介电常数和放电储能密度，低的介电损耗和漏导电流，但目前的介电陶瓷体系很难达到该要求。目前，国内外研究人员针对储能介质陶瓷进行了大量的研究工作。根据陶瓷在偏压下的极化行为，将储能介质陶瓷分为线性电介质陶瓷、铁电陶瓷、反铁电陶瓷三大类。其中，用于储能领域应用的线性电介质陶瓷体系主要有TiO₂、SrTiO₃基陶瓷。SrTiO₃基陶瓷室温下介电常数约为300，介电损耗较低，小于1％，击穿强度可达10～30kV/mm，是一种优良的线性电介质材料。陶瓷的有效储能密度与其介电常数和击穿强度密切相关，介电常数越大，击穿强度越高，有效储能密度越高。但是从另一方面看，陶瓷的介电常数越大，极化强度也越强，那么剩余极化强度也会随之增强，不利于储能密度的提高。另外，在通常情况下，当介电常数逐渐增加时，击穿强度会逐渐降低，即陶瓷的击穿场强与其介电常数之间存在反比例关系。因此，陶瓷的储能密度不会随其介电常数的增加而无限增加。介电常数极高的介电陶瓷通常并不能获得最大的储能密度，而介电常数中等并且击穿强度较高的介电陶瓷的储能密度更高。