CN103693958A - 一种用于储能电容器的反铁电陶瓷材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种用于储能电容器的反铁电陶瓷材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN103693958A
CN103693958A CN201310624806.3A CN201310624806A CN103693958A CN 103693958 A CN103693958 A CN 103693958A CN 201310624806 A CN201310624806 A CN 201310624806A CN 103693958 A CN103693958 A CN 103693958A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ball
powder
energy storage
antiferroelectric ceramics
milling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310624806.3A
Other languages
English (en)
Inventor
张勇
张倩
宋晓贞
武文粉
汪向荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201310624806.3A priority Critical patent/CN103693958A/zh
Publication of CN103693958A publication Critical patent/CN103693958A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了属于功能陶瓷材料技术领域的一种用于储能电容器的反铁电陶瓷材料及其制备方法和应用，所述反铁电陶瓷材料的化学成分符合化学通式(1-x-y-z)(Pb1-3p/2-qLapSrq)(Zr1-m-nSnmTin)O3+xPb(Mg0.5W0.5)O3+yBiFeO3+zBa(Cu0.5W0 .5)O3，其中0.04≤p≤0.06，0≤q≤0.02，0.27≤m≤0.40，0.07≤n≤0.11，0≤x≤0.07，0≤y≤0.05，0≤z≤0.03，以上均为摩尔数。采用上述材料制备的储能电容器在10kV/mm的测试场强下，其可释放的储能密度达到1.2J/cm3。本发明的反铁电陶瓷材料可用于储能多层陶瓷电容器的制造。

Description

一种用于储能电容器的反铁电陶瓷材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种用于储能电容器的反铁电陶瓷材料及其制备方法和应用，属于功能陶瓷材料技术领域。
背景技术
为了满足核物理、电子束、加速器、激光等领域对高压脉冲大电流发生器日益增长的重大需求，近年来储能电容器呈现出了小型化、集成化、模块化、高可靠性的发展趋势，其中以反铁电陶瓷材料为电介质的电容器，由于其具有储能密度高、性能稳定、抗电磁干扰能力强等优点，被认为在上述对器件小型化和可靠性有严格要求的领域具有独特优势，是制备储能电容器的理想材料。
反铁电陶瓷材料的研究可追溯到上世纪五六十年代。由于锆酸铅(PbZrO3)反铁电陶瓷相变场强比较高，并且在室温下不能激发出双电滞回线，故发展了以锆钛酸铅(Pb(Zr,Ti)O3，PZT)固溶体为主晶相的反铁电陶瓷材料。这些固溶体材料包括锆钛摩尔比在95/5附近的PZT反铁电陶瓷材料，在一定温度、应力和电场等外界条件下可发生铁电-反铁电相变。但该体系的反铁电相区相对较小，极易在材料合成过程由于组分偏离而不能发生相变。此外，PZT95/5材料的反铁电相还需要在高温和强电场下才能转变成铁电相，这也制约该种材料应用。因此该二元体系也不宜制作反铁电陶瓷储能电容器材料。若在PZT二元系的基础上加入第三、第四组分形成复合钙钛矿结构，可大大提高反铁电陶瓷的性能。通过Sn4+离子部分取代PZT中的B位离子形成的锆锡钛酸铅(Pb(Zr,Sn,Ti)O3,PZST)反铁电材料，可以在更大范围内调节反铁电-铁电相变条件以改善材料的性能，这也是目前研究最为深入并获得实际应用的反铁电陶瓷材料。目前有两个系列，一个是以PZST固溶体为基础，用La3+替代部分Pb2+，即(Pb,La)(Zr,Sn,Ti)O3，(PLZST)体系；另一个也是以PZST固溶体为基础，掺杂Nb4+的(Pb,Nb)(Zr,Sn,Ti)O3，(PNZST)体系。因为含La的体系比含Nb的体系具有宽得多的四方反铁电相的稳定区域，所以可供选择的组成范围亦较广。
上述PLZST体系反铁电陶瓷材料的烧结温度在1300℃左右，如果制作成多层陶瓷电容器的话，就需要大量的贵金属电极材料，这样会使成本大增。为了减少贵金属电极材料的使用量，就必须将瓷料的烧结温度降低至1150℃以下。此外，反铁电陶瓷储能电容器面临的另一个问题是反铁电陶瓷材料具有很大的电致应变，尤其是发生反铁电与铁电相变时，这对储能电容的应用有很大影响。因为在电容器充放电时，必然伴随着材料反复形变，而形变产生的巨大应力有可能导致晶界出现裂纹，随着反复充放电次数增多，这种裂纹由晶界处逐渐扩展，致使瓷体击穿破坏。因此，提高反铁电陶瓷储能电容器的可靠性，即增加其反复充放电次数，也是目前迫切需要解决的一个问题。
发明内容
本发明的目的在提供一种用于储能电容器的反铁电陶瓷材料。
本发明的目的也在于提供上述反铁电陶瓷材料的制备方法。
本发明的目的还在于提供上述反铁电陶瓷材料在制备反铁电陶瓷储能电容器中的应用。
一种用于储能电容器的反铁电陶瓷材料，其化学成分符合化学通式(1-x-y-z)(Pb1-3p/2-qLapSrq)(Zr1-m-nSnmTin)O3+xPb(Mg0.5W0.5)O3+yBiFeO3+zBa(Cu0.5W0 .5)O3，其中0.04≤p≤0.06，0≤q≤0.02，0.27≤m≤0.40，0.07≤n≤0.11，0≤x≤0.07，0≤y≤0.05，0≤z≤0.05，所述p、q、m、n、x、y、z为摩尔数。
一种反铁电陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
1）采用固相法合成(Pb1-3p/2-qLapSrq)(Zr1-m-nSnmTin)O3粉体：首先以Pb3O4、ZrO2、La2O3、SrCO3、TiO2、SnO2为起始原料，按照(Pb1-3p/2-qLapSrq)(Zr1-m-nSnmTin)O3的化学计量比配料，然后将这些原料在行星球磨机中加入球磨介质球磨4～6h，烘干、煅烧得到钙钛矿结构的(Pb1-3p/2-qLapSrq)(Zr1-m-nSnmTin)O3粉体，其中0.04≤p≤0.06,0≤q≤0.02,0.27≤m≤0.40,0.07≤n≤0.11，以上均为摩尔数；
2）采用两步固相法合成Pb(Mg0.5W0.5)O3粉体，首先以(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O与WO3为起始原料，按照MgWO4的化学计量比配料，然后将这些原料在行星球磨机中加入球磨介质球磨4～6h，烘干后在1000℃下煅烧2～4h，即得到MgWO4粉体；然后再按照Pb(Mg0.5W0.5)O3的化学计量比，以MgWO4与Pb3O4为原料进行配料、球磨、烘干以后，在800℃下煅烧2～4h，即得所需的Pb(Mg0.5W0.5)O3粉体；
3）BiFeO3直接以Bi2O3和Fe2O3按照1:1的摩尔比球磨混合得到；
4）采用固相法合成Ba(Cu0.5W0.5)O3粉体，首先以BaCO3、CuO、WO3为起始原料，按照Ba(Cu0.5W0.5)O3的化学计量比配料，然后将这些原料在行星球磨机中加入球磨介质球磨4～6h，烘干、煅烧即得所需Ba(Cu0.5W0.5)O3粉体；
5）将上述步骤1）、2）、3）和4）所得到的粉体分别按照上述反铁电陶瓷材料的化学式进行配料，然后在行星球磨机中加入球磨介质球磨4～6h，烘干后，过120目筛；
6）将步骤5）中制备的粉体干压成型得到厚度为0.5～2mm的圆片，然后烧结，即制得反铁电陶瓷材料。
步骤1）中所述煅烧的温度为1030～1070℃，煅烧时间为2～4h。
步骤4）中所述煅烧的温度为800～930℃，煅烧时间为2～4h。
步骤6）中所述烧结的温度为1080～1150℃，烧结时间为2～4h。
步骤1）、2）、3）、4）和5）中原料与球磨介质的质量比为1：1.2，所述球磨介质为去离子水或无水乙醇，磨球为氧化锆球或玛瑙球。
一种反铁电陶瓷储能电容器，为上述的反铁电陶瓷材料经过丝网印刷工艺涂覆银浆料，在500℃温度下烧结固化形成金属银电极，即制得反铁电陶瓷储能电容器。
本发明的优点是：通过引入低熔点烧结助剂，明显降低了反铁电陶瓷的烧结温度，储能特性与可靠性也得到了提高，获得了一种高储能密度、高可靠性的反铁电陶瓷材料，本发明制备的反铁电陶瓷材料可用于储能多层陶瓷电容器的制造，降低其制造成本。
附图说明
图1是实施例1中在1150℃烧结温度下制备的反铁电陶瓷样品X射线衍射图谱；
图2是实施例1中在1150℃烧结温度下制备的反铁电陶瓷样品扫描电镜照片(a)x=0.01；(b)x=0.03；(c)x=0.05；(d)x=0.07；
图3是实施例1中在1150℃烧结温度下制备的反铁电陶瓷样品电滞回线；
图4是实施例1中在1150℃烧结温度下制备的反铁电陶瓷样品的可释放储能密度随电场强度变化曲线，样品x=0.07；
图5是实施例1中在不同烧结温度下制备的反铁电陶瓷样品的介电常数与介电损耗随着测试温度的变化曲线，样品x=0.03；
图6是实施例2、3中在1150℃烧结温度下制备的反铁电陶瓷样品电滞回线；
图7是实施例2、3中在1150℃下烧结温度下制备的反铁电陶瓷样品介电常数与介电损耗随着测试温度的变化曲线；
图8是实施例4中在1080℃烧结温度下制备的反铁电陶瓷样品X射线衍射图谱；
图9是实施例4中反铁电陶瓷样品扫描电镜照片，其中(a)y=0.01，z=0.03，烧结温度为1100℃；(b)y=0.05，z=0.03，烧结温度为1080℃；
图10是实施例4中在1080℃烧结温度下制备的反铁电陶瓷样品电滞回线，样品y=0.05，z=0.03；
图11是实施例4中在不同烧结温度下制备的反铁电陶瓷样品介电常数与介电损耗随着测试温度的变化曲线，样品y=0.05，z=0.03。
具体实施方式
本发明中制备一种用于储能电容器的反铁电陶瓷材料的方法可以通过下列非限定性具体实例得到更加清楚的描述。
实施例1
一种用于储能电容器的反铁电陶瓷材料及其制备方法，其组成(1-x-y-z)(Pb1-3p/2-qLapSrq)(Zr1-m-nSnmTin)O3(PLZST1)+xPb(Mg0.5W0.5)O3(PMW)+yBiFeO3(BF)+zBa(Cu0.5W0.5)O3(BCW)，其中p=0.045，q=0，m=0.35，n=0.11，x=0.01、0.03、0.05、0.07，y=0，z=0，以上均为摩尔数。
采用固相法制备PLZST1粉体，首先以分析纯的Pb3O4、ZrO2、La2O3、SrCO3、TiO2、SnO2为起始原料，按照PLZST1的化学计量比配料，然后将这些原料在行星球磨机中加入球磨介质球磨4～6h，烘干后在1030～1070℃下煅烧2～4h，得到钙钛矿结构的PLZST1粉体。
采用两步固相法制备PMW粉体，首先以分析纯的(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O与WO3为起始原料，按照MgWO4的化学计量比配料，然后将这些原料在行星球磨机中加入球磨介质球磨4～6h，烘干后在1000℃下煅烧2～4h，即得所需的MgWO4粉体。然后再按照PMW的化学计量比，以MgWO4与Pb3O4为原料进行配料、球磨、烘干以后，在800℃下煅烧2～4h，即得所需的PMW粉体。
将上述步骤所得到的PLZST1与PMW粉体分别按照x=0.01、0.03、0.05、0.07进行配料，然后在行星球磨机中加入球磨介质球磨4～6h，烘干后，过120目筛，再将制备的粉体干压成型得到厚度为0.5～2mm的圆片，所得到的圆片样品在1100～1150℃温度下烧结2～4h，即制得反铁电陶瓷样品。将经过上述步骤所得到的陶瓷样品经过丝网印刷工艺涂覆粘结性能和导电性能良好的银浆料，在500℃温度下烧结固化形成金属银电极，即得到反铁电陶瓷储能电容器。
图1是本实施例制备的反铁电陶瓷样品在1150℃烧结后的X射线衍射图谱，从中可以看出，在PMW含量较低时，该反铁电陶瓷材料为纯钙钛矿相。随着PMW含量的增加，其中含有的杂相焦绿石相有所增加。
图2是本实施例制备的反铁电陶瓷样品的扫描电镜照片，其中(a)x=0.01；(b)x=0.03；(c)x=0.05；(d)x=0.07；从中可以看出，随着PMW含量的增加，气孔明显减少，且晶粒逐渐变大。当PMW含量为0.03和0.05时，晶粒大小较为均匀、微观结构也较为致密。
图3是本实施例中反铁电陶瓷样品在1150℃烧结后样品的电滞回线，其中x=0.01，0.03，0.05。由图可以看出，在相同电场强度下，随着PMW含量增加，极化强度逐渐增加，呈现出双电滞回线特性。
图4是本实施例制备的反铁电陶瓷样品在1150℃烧结后的可释放储能密度随电场强度变化曲线，样品x=0.07。随着电场强度的增加，可释放储能密度逐渐增加。在10kV/mm下的储能密度达到1.2J/cm3。
图5是本实施例中不同烧结温度下反铁电陶瓷样品的介电常数和介电损耗随着测试温度的变化情况，样品x=0.03。可以看出，随着测试温度的增加，介电常数先增大后减小，该介电常数最大值对应的温度即为Tmax。随着烧结温度增加，介电常数逐渐增加且Tmax保持不变。
实施例2
一种用于储能电容器的反铁电陶瓷材料及其制备方法，其组成(1-x-y-z)(Pb1-3p/2-qLapSrq)(Zr1-m-nSnmTin)O3(PLZST2)+xPb(Mg0.5W0.5)O3(PMW)+yBiFeO3(BF)+zBa(Cu0.5W0.5)O3(BCW)，其中p=0.04，q=0，m=0.33，n=0.07，x=0.05，y=0，z=0，以上均为摩尔数。
采用固相法制备PLZST2粉体，首先以分析纯的Pb3O4、ZrO2、La2O3、SrCO3、TiO2、SnO2为起始原料，按照PLZST2的化学计量比配料，然后将这些原料在行星球磨机中加入球磨介质球磨4～6h，烘干后在1030～1070℃下煅烧2～4h，即得所需钙钛矿结构的PLZST2粉体。
采用两步固相法合成PMW粉体，首先以分析纯的(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O与WO3为起始原料，按照MgWO4的化学计量比配料，然后将这些原料在行星球磨机中加入球磨介质球磨4～6h，烘干后在1000℃下煅烧2～4h，即得所需的MgWO4粉体。然后再按照PMW的化学计量比，以MgWO4与Pb3O4为原料进行配料、球磨、烘干以后，在800℃下煅烧2～4h，即得所需的PMW粉体。
将上述步骤所得到的PLZST2与PMW粉体按照x=0.05进行配料，然后在行星球磨机中加入球磨介质球磨4～6h，烘干后，过120目筛，再将制备的粉体干压成型得到厚度为0.5～2mm的圆片，所得到的圆片样品在1100～1150℃温度下烧结2～4h，即制得反铁电陶瓷。将经过上述步骤所得到的陶瓷样品经过丝网印刷工艺涂覆粘结性能和导电性能良好的银浆料，在500℃温度下烧结固化形成金属银电极，即得到反铁电陶瓷储能电容器。
对在1150℃温度下烧结的反铁电陶瓷样品进行介电性能与储能特性测试，室温时介电常数达到600，介电损耗仅为0.0037。图6是本实施例中在1150℃烧结温度下制备的反铁电陶瓷样品的电滞回线，在12kV/mm的测试电场下可释放储能密度达0.85J/cm3，储能效率高达85%，详见表l。
图7是本实施例中在1150℃烧结温度下制备的反铁电陶瓷样品介电常数和介电损耗随着测试温度的变化情况。随着测试温度的增加，介电常数先增大后减小，该最大值对应的温度Tmax约为150℃。
本实施例中反铁电陶瓷样品在10kV/mm下的充放电次数大于2700次。
表l反铁电陶瓷样品的室温介电性能与储能密度
Figure BDA0000423005770000061
实施例3
一种用于储能电容器的反铁电陶瓷材料及其制备方法，其组成(1-x-y-z)(Pb1-3p/2-qLapSrq)(Zr1-m-nSnmTin)O3(PLZST3)+xPb(Mg0.5W0.5)O3(PMW)+yBiFeO3(BF)+zBa(Cu0.5W0.5)O3(BCW)，其中p=0.04，q=0.02，m=0.27，n=0.09，x=0.05，y=0，z=0，以上均为摩尔数。
采用固相法合成PLZST3粉体，首先以分析纯的Pb3O4、ZrO2、La2O3、SrCO3、TiO2、SnO2为起始原料，按照PLZST3的化学计量比配料，然后将这些原料在行星球磨机中加入球磨介质球磨4～6h，烘干后在1030～1070℃下煅烧2～4h，即得所需钙钛矿结构的PLZST3粉体。
采用两步固相法制备PMW粉体，首先以分析纯的(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O与WO3为起始原料，按照MgWO4的化学计量比配料，然后将这些原料在行星球磨机中加入球磨介质球磨4～6h，烘干后在1000℃下煅烧2～4h，即得所需的MgWO4粉体。然后再按照PMW的化学计量比，以MgWO4与Pb3O4为原料进行配料、球磨、烘干以后，在800℃下煅烧2～4h，即得所需的PMW粉体。
将上述步骤所得到的PLZST3与PMW粉体按照x=0.05进行配料，然后在行星球磨机中加入球磨介质球磨4～6h，烘干后，过120目筛，再将制备的粉体干压成型得到厚度为0.5～2mm的薄片，所得到的薄片样品在1100～1150℃温度下烧结2～4h，即制得反铁电陶瓷材料。将经过上述步骤所得到的陶瓷样品经过丝网印刷工艺涂覆粘结性能和导电性能良好的银浆料，在500℃温度下烧结固化形成金属银电极，即得到反铁电陶瓷储能电容器。
对在1150℃烧结温度下制备的反铁电陶瓷样品进行介电性能与储能特性测试，结果表明，室温时介电常数达到670，介电损耗仅为0.0038。图6是本实施例中在1150℃烧结温度下制备的反铁电陶瓷样品的电滞回线，在12kV/mm的测试电场下的可释放储能密度达1.07J/cm3，储能效率高达88%，详见表l。
图7是本实施例中在1150℃烧结温度下制备的反铁电陶瓷样品的介电常数和介电损耗随着测试温度变化曲线。随着测试温度的增加，介电常数先增大后减小，该最大值对应的温度Tmax约为140℃。
本实施例中反铁电陶瓷样品在10kV/mm下的充放电次数大于3000次。
实施例4
一种用于储能电容器的反铁电陶瓷材料及其制备方法，其组成(1-x-y-z)(Pb1-3p/2-qLapSrq)(Zr1-m-nSnmTin)O3(PLZST1)+xPb(Mg0.5W0.5)O3(PMW)+yBiFeO3(BF)+zBa(Cu0.5W0.5)O3(BCW)，其中p=0.045，q=0，m=0.35，n=0.11，x=0，y=0、0.01、0.03、0.05，z=0.03，以上均为摩尔数。
采用固相法合成PLZST1粉体，首先以分析纯的Pb3O4、ZrO2、La2O3、SrCO3、TiO2、SnO2为起始原料，按照PLZST1的化学计量比配料，然后将这些原料在行星球磨机中加入球磨介质球磨4～6h，烘干后在1030～1070℃下煅烧2～4h，即得所需钙钛矿结构的PLZST1粉体。
采用固相法合成BCW粉体，首先以分析纯的BaCO3、CuO、WO3为起始原料，按照BCW的化学计量比配料，然后将这些原料在行星球磨机中加入球磨介质球磨4～6h，烘干后在800～930℃下煅烧2～4h，即得所需Ba(Cu0.5W0.5)O3粉体。BF直接以Bi2O3和Fe2O3按照1:1的摩尔比球磨混合得到。
将上述步骤所得到的PLZST1、BF与BCW粉体按照y分别为0、0.01、0.03、0.05，而固定z=0.03进行称量配料，然后在行星球磨机中加入球磨介质球磨4～6h，烘干后，过120目筛，再将制备的粉体干压成型得到厚度为0.5～2mm的圆片，所得到的圆片样品在1080～1130℃温度下烧结2～4h，即制得反铁电陶瓷样品。将经过上述步骤所得到的陶瓷样品经过丝网印刷工艺涂覆粘结性能和导电性能良好的银浆料，在500℃温度下烧结固化形成金属银电极，即得到反铁电陶瓷储能电容器。
图8是本实施例制备的在1080℃烧结的反铁电陶瓷样品的X射线衍射图谱，从中可以看出，该反铁电陶瓷材料主晶相为钙钛矿相结构，存在少量的焦绿石相。
图9是本实施例制备的反铁电陶瓷样品的扫描电镜照片。由图9(a)可以看出，BF掺杂量为0.01时，在1100℃烧结的样品气孔比较多，晶粒相对较小，当BF掺杂量增加至0.05时，在1080℃烧结就可以得到较为致密的微观结构，相对于图9(a)样品，晶粒较大，且相对均匀。由此可以看出随着BF掺杂量的增加，能够明显的降低烧结温度。
图10是本实施例中在1080℃烧结温度下制备的反铁电陶瓷样品的电滞回线，样品y=0.05，z=0.03。该样品呈现出双电滞回线特性，具有较高的极化强度，因此也具有较高的储能密度。
图11是本实施例中在不同烧结温度下制备的反铁电陶瓷样品介电常数和介电损耗随着测试温度的变化情况，样品y=0.05，z=0.03。随着测试温度的增加，介电常数先增大后减小，该最大值对应的温度Tmax约为115℃。随着烧结温度增加，介电常数呈现逐渐降低的趋势。

Claims (7)

1.一种用于储能电容器的反铁电陶瓷材料，其化学成分符合化学通式(1-x-y-z)(Pb1-3p/2-qLapSrq)(Zr1-m-nSnmTin)O3+xPb(Mg0.5W0.5)O3+yBiFeO3+zBa(Cu0.5W0 .5)O3，其中0.04≤p≤0.06，0≤q≤0.02，0.27≤m≤0.40，0.07≤n≤0.11，0≤x≤0.07，0≤y≤0.05，0≤z≤0.05，所述p、q、m、n、x、y、z为摩尔数。
2.一种反铁电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）采用固相法合成(Pb1-3p/2-qLapSrq)(Zr1-m-nSnmTin)O3粉体：首先以Pb3O4、ZrO2、La2O3、SrCO3、TiO2、SnO2为起始原料，按照(Pb1-3p/2-qLapSrq)(Zr1-m-nSnmTin)O3的化学计量比配料，然后将这些原料在行星球磨机中加入球磨介质球磨4～6h，烘干、煅烧得到钙钛矿结构的(Pb1-3p/2-qLapSrq)(Zr1-m-nSnmTin)O3粉体，其中0.04≤p≤0.06,0≤q≤0.02,0.27≤m≤0.40,0.07≤n≤0.11，以上均为摩尔数；
2）采用两步固相法合成Pb(Mg0.5W0.5)O3粉体，首先以(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O与WO3为起始原料，按照MgWO4的化学计量比配料，然后将这些原料在行星球磨机中加入球磨介质球磨4～6h，烘干后在1000℃下煅烧2～4h，即得到MgWO4粉体；然后再按照Pb(Mg0.5W0.5)O3的化学计量比，以MgWO4与Pb3O4为原料进行配料、球磨、烘干以后，在800℃下煅烧2～4h，即得所需的Pb(Mg0.5W0.5)O3粉体；
3）BiFeO3直接以Bi2O3和Fe2O3按照1:1的摩尔比球磨混合得到；
4）采用固相法合成Ba(Cu0.5W0.5)O3粉体，首先以BaCO3、CuO、WO3为起始原料，按照Ba(Cu0.5W0.5)O3的化学计量比配料，然后将这些原料在行星球磨机中加入球磨介质球磨4～6h，烘干、煅烧即得所需Ba(Cu0.5W0.5)O3粉体；
5）将上述步骤1）、2）、3）和4）所得到的粉体分别按照权利要求1所述反铁电陶瓷材料的化学式进行配料，然后在行星球磨机中加入球磨介质球磨4～6h，烘干后，过120目筛；
6）将步骤5）中制备的粉体干压成型得到厚度为0.5～2mm的圆片，然后烧结，即制得反铁电陶瓷材料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述煅烧的温度为1030～1070℃，煅烧时间为2～4h。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤4）中所述煅烧的温度为800～930℃，煅烧时间为2～4h。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤6）中所述烧结的温度为1080～1150℃，烧结时间为2～4h。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1）、2）、3）、4）和5）中原料与球磨介质的质量比为1：1.2，所述球磨介质为去离子水或无水乙醇，磨球为氧化锆球或玛瑙球。
7.一种反铁电陶瓷储能电容器，为权利要求1-6任一所述的反铁电陶瓷材料经过丝网印刷工艺涂覆银浆料，在500℃温度下烧结固化形成金属银电极，即制得反铁电陶瓷储能电容器。
CN201310624806.3A 2013-11-26 2013-11-26 一种用于储能电容器的反铁电陶瓷材料及其制备方法和应用 Pending CN103693958A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310624806.3A CN103693958A (zh) 2013-11-26 2013-11-26 一种用于储能电容器的反铁电陶瓷材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310624806.3A CN103693958A (zh) 2013-11-26 2013-11-26 一种用于储能电容器的反铁电陶瓷材料及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103693958A true CN103693958A (zh) 2014-04-02

Family

ID=50355653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310624806.3A Pending CN103693958A (zh) 2013-11-26 2013-11-26 一种用于储能电容器的反铁电陶瓷材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103693958A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103979961A (zh) * 2014-05-19 2014-08-13 王永锋 Zr掺杂对反铁电陶瓷的储能作用及制备方法
CN106699173A (zh) * 2017-01-19 2017-05-24 西安交通大学 一种反铁电高储能陶瓷材料及其制备方法
CN113213923A (zh) * 2021-05-07 2021-08-06 重庆文理学院 一种铪钛酸铅基反铁电陶瓷材料及其制备方法
CN114031396A (zh) * 2021-11-12 2022-02-11 同济大学 一种有效降低反铁电陶瓷材料烧结温度的制备方法
CN116514547A (zh) * 2023-04-27 2023-08-01 同济大学 一种铌镱酸铅基反铁电陶瓷材料及其制备方法与应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1688004A (zh) * 2005-04-18 2005-10-26 西安交通大学 介电非线性电容器陶瓷材料及其制作工艺

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1688004A (zh) * 2005-04-18 2005-10-26 西安交通大学 介电非线性电容器陶瓷材料及其制作工艺

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
晁小练: "低温烧结PZT基压电陶瓷材料的研究及器件开发", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103979961A (zh) * 2014-05-19 2014-08-13 王永锋 Zr掺杂对反铁电陶瓷的储能作用及制备方法
CN103979961B (zh) * 2014-05-19 2016-08-24 西安航空学院 Zr掺杂对反铁电陶瓷的储能作用及制备方法
CN106699173A (zh) * 2017-01-19 2017-05-24 西安交通大学 一种反铁电高储能陶瓷材料及其制备方法
CN106699173B (zh) * 2017-01-19 2019-07-23 西安交通大学 一种反铁电高储能陶瓷材料及其制备方法
CN113213923A (zh) * 2021-05-07 2021-08-06 重庆文理学院 一种铪钛酸铅基反铁电陶瓷材料及其制备方法
CN114031396A (zh) * 2021-11-12 2022-02-11 同济大学 一种有效降低反铁电陶瓷材料烧结温度的制备方法
CN116514547A (zh) * 2023-04-27 2023-08-01 同济大学 一种铌镱酸铅基反铁电陶瓷材料及其制备方法与应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109180178B (zh) 一种高储能密度钛酸锶钡基无铅弛豫铁电陶瓷及其制备方法
JP5281786B2 (ja) （Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）（Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ３系圧電材料、及びその製造方法
CN101024574B (zh) 铋基钙钛矿替代的铌酸钾钠系无铅压电陶瓷及其制备方法
CN103119002B (zh) 压电陶瓷、压电陶瓷部件及使用该压电陶瓷部件的压电装置
EP3191427B1 (en) Dielectric composition, dielectric element, electronic component and laminated electronic component
CN103693958A (zh) 一种用于储能电容器的反铁电陶瓷材料及其制备方法和应用
Liu et al. Enhanced energy storage properties in MgO-doped BaTiO 3 lead-free ferroelectric ceramics
US20130162108A1 (en) Piezoelectric ceramic and piezoelectric device
CN103771855A (zh) 铌酸钾钠基无铅压电陶瓷材料
CN109369154A (zh) 一种储能效率提高的反铁电储能陶瓷及其制备方法与应用
CN112876247A (zh) 一种宽温度稳定性的高储能密度铌酸锶钠基钨青铜陶瓷及制备方法
CN115504784A (zh) 一种无铅弛豫铁电高储能密度陶瓷材料及其制备方法
CN115180944A (zh) 一种充满型钨青铜结构高熵铁电陶瓷材料及其制备方法
CN111018516A (zh) 钛酸钡基高储能密度电子陶瓷及其制备方法
Xue et al. The dielectric and ferroelectric properties of (Ba 0. 5 Sr 0. 5) TiO3-doped (Bi 0. 5 Na 0. 5) TiO3 lead-free ceramics
CN115947598B (zh) 一种可与贱金属内电极共烧的反铁电材料及其制备方法
WO2001021548A1 (en) Piezoelectric ceramic compositions and methods for production thereof
Song et al. Effect of titanium content on dielectric and energy storage properties of (Pb, La, Sr)(Zr, Sn, Ti) O 3 ceramics
CN108516827B (zh) 一种无铅高介电储能密度和高储能效率的陶瓷材料及其制备方法
CN116789450B (zh) 一种非充满型钨青铜结构高熵铁电陶瓷材料及其制备方法和应用
CN115872735B (zh) 一种锆锡铪酸镧铅陶瓷及其制备方法和储能应用
Rizwan et al. State‐of‐the‐Art in Electroceramics for Energy Storage
CN115849901B (zh) 一种K0.5Bi0.5TiO3基三元系介电储能无铅陶瓷材料
CN116425537B (zh) Zr掺杂铌酸锶钡钆-二氧化锆复合陶瓷材料及制备方法
CN113683409B (zh) 具有优异温度稳定性的四方相a和b位共取代无铅压电织构陶瓷及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20140402