本发明专利技术公开了一种低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷的制备方法，包括：根据化学配比称量一定量的分析纯Bi2O3，Na2CO3、TiO2、BaCO3和SrCO3；按氧化锆球：料：酒精体积比为3:1:1的比例混料球磨；将球磨好的料烘干，压成大块，预烧得到预烧粉；将预烧粉再次放入球磨罐中，研磨10‑12小时，烘干后过筛；将过筛后的粉压成型；将圆片在1100‑1200℃下烧结；将烧结成瓷的圆片，进行打磨和抛光，清洗后涂覆银浆，在550℃下烧成银电极。本发明专利技术通过优化陶瓷配方，使得BNT基陶瓷的储能密度和能量效率都提高。室温下电场为95kV/cm时，其能量密度达到1.22J/cm3，储能效率高达91％。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于介电储能材料
，尤其涉及一种低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷的制备方法。
技术介绍
随着现代电子工业朝着微型化、高集成化方向发展以及新能源汽车的发展和使用，高储能密度电容器的发展需求逐渐显现。介电储能具有高功率密度、良好的温度稳定性以及优异的抗疲劳性能等优点。因此，介电材料是制备高功率大密度电容器最有前景的材料之一，但是目前介电材料的能量密度还远低于普通的电池储能，而高介电常数也常伴随着相对较大的损耗，难以满足新技术发展的需求。“B.Y.Wang,L.H.Luo,X.J.Jiang,W.P.Li,and H.B.Chen,EnergyStorage Properties of(1-x)Bi0.47Na0.47Ba0.06TiO3-xKNbO3Lead-Free Ceramics,J.Alloys.Comp.,14(8),2014,585”文章中采用固相合成法制备了BNT基三元陶瓷，其在100kV/cm电场下，能量密度达到0.89J/cm3，储能效率却仅为73％。“D.G.Zheng,R.Z.Zuo,D.S.Zhang,and Y.Li,Novel BiFeO3–BaTiO3–Ba(Mg1/3Nb2/3)O3Lead-Free Relaxor Ferroelectric Ceramics for Energy-Storage Capacitors,J.Am.Ceram.Soc.,98(9),2015,2692–2695”中则制备了钛酸钡基三元陶瓷，其在电场为125kV/cm下，能量密度高达1.56J/cm3，但储能效率也只有75％。专利技术内容本专利技术的目的在于提供一种低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷的制备方法，旨在解决现有介电储能材料存在储能密度相对较小，损耗又过大的问题。本专利技术是这样实现的，一种低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷，所述低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷的化学计量比为：(1-x)(0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3)-xBi0.2Sr0.7TiO3(x＝0.26-0.32)。本专利技术的另一目的在于提供一种所述低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷的制备方法，所述低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷的制备方法包括以下步骤：步骤一，根据(1-x)(0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3)-xBi0.2Sr0.7TiO3化学配比称量一定量的分析纯Bi2O3，Na2CO3、TiO2、BaCO3和SrCO3；步骤二，将配好的料放入球磨罐中，按氧化锆球：料：酒精体积比为3:1:1的比例混料球磨，球磨时间为6-10小时；步骤三，将球磨好的料烘干，然后压成大块，在800℃温度下预烧4-6小时得到预烧粉；步骤四，将预烧粉再次放入球磨罐中，研磨10-12小时，烘干后过筛；步骤五，将过筛后的粉压成直径为12mm，厚度为2mm左右的圆片，在250Mpa等静压下成型；步骤六，将圆片在1100-1200℃下烧结2-4小时；步骤七，将烧结成瓷的圆片，进行打磨和抛光，清洗后涂覆银浆，在550℃下烧成银电极。进一步，所述低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷的制备方法包括以下步骤：根据化学计量比称量9.3145g的Bi2O3，1.9608g的Na2CO3、7.987g的TiO2、0.8762g的BaCO3和2.6869g的SrCO3，将称好的料放入球磨罐中，按氧化锆球：料：酒精体积比为3:1:1的比例混料球磨，球磨时间为6-10小时；将球磨好的料烘干后压大块，在800℃温度下预烧4-6小时，取出煅烧好的料研磨后再次球磨10-12小时，烘干后过筛；将过筛后的粉料预压成直径为12mm，厚度为2mm的圆片，在250MPa的等静压压力下成型；圆片在1100-1200℃下保温2-4小时；烧结成瓷之后，打磨抛光，然后涂敷银浆，在550℃下，保温30分钟烧成银电极。进一步，所述低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷的制备方法包括以下步骤：根据化学计量比称量9.1887g的Bi2O3，1.9078g的Na2CO3、7.987g的TiO2、0.8526g的BaCO3和2.8936g的SrCO3，将称好的料放入球磨罐中，按氧化锆球：料：酒精体积比为3:1:1的比例混料球磨，球磨时间为6-10小时；将球磨好的料烘干后压大块，在800℃温度下预烧4-6小时，取出煅烧好的料研磨后再次球磨10-12小时，烘干后过筛；将过筛后的粉料预压成直径为12mm，厚度为2mm的圆片，在250MPa的等静压压力下成型；圆片在1100-1200℃下保温2-4小时；烧结成瓷之后，打磨抛光，然后涂敷银浆，在550℃下，保温30分钟烧成银电极。进一步，所述低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷的制备方法包括以下步骤：根据化学计量比称量9.0629g的Bi2O3，1.8548g的Na2CO3、7.987g的TiO2、0.8289g的BaCO3和3.1002g的SrCO3，将称好的料放入球磨罐中，按氧化锆球：料：酒精体积比为3:1:1的比例混料球磨，球磨时间为6-10小时；将球磨好的料烘干后压大块，在800℃温度下预烧4-6小时，取出煅烧好的料研磨后再次球磨10-12小时，烘干后过筛；将过筛后的粉料预压成直径为12mm，厚度为2mm的圆片，在250MPa的等静压压力下成型；圆片在1100-1200℃下保温2-4小时；烧结成瓷之后，打磨抛光，然后涂敷银浆，在550℃下，保温30分钟烧成银电极。进一步，所述低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷的制备方法包括以下步骤：根据化学计量比称量8.9371g的Bi2O3，1.8018g的Na2CO3、7.987g的TiO2、0.8052g的BaCO3和3.3069g的SrCO3，将称好的料放入球磨罐中，按氧化锆球：料：酒精体积比为3:1:1的比例混料球磨，球磨时间为6-10小时；将球磨好的料烘干后压大块，在800℃温度下预烧4-6小时，取出煅烧好的料研磨后再次球磨10-12小时，烘干后过筛；将过筛后的粉料预压成直径为12mm，厚度为2mm的圆片，在250MPa的等静压压力下成型；圆片在1100-1200℃下保温2-4小时；烧结成瓷之后，打磨抛光，然后涂敷银浆，在550℃下，保温30分钟烧成银电极。本专利技术的另一目的在于提供一种包含所述低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷的制备方法制备低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷的高储能密度电容器。本专利技术提供的低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷的制备方法，通过优化Bi0.5Na0.5TiO3-BaTiO3-Bi0.2Sr0.7TiO3陶瓷配方，使得BNT基陶瓷的储能密度和能量效率都提高。室温下电场为95kV/cm时，其能量密度达到1.22J/cm3，储能效率高达91％。附图说明图1是本专利技术实施例提供的低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷的制备方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的实施例所得(1-x)(0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3)-xBi0.2Sr0.7TiO3陶瓷的X射线衍射图谱示意图。图3是本专利技术实施例提供的实施例所得(1-x)(0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3)-xBi0.2Sr0.7TiO3陶瓷10kHz时的介电常数随温度的变化本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷，其特征在于，所述低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷的化学计量比为：(1‑x)(0.94Bi0.5Na0.5TiO3‑0.06BaTiO3)‑xBi0.2Sr0.7TiO3，x＝0.26‑0.32。
【技术特征摘要】
1.一种低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷，其特征在于，所述低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷的化学计量比为：(1-x)(0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3)-xBi0.2Sr0.7TiO3，x＝0.26-0.32。2.一种如权利要求1所述低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷的制备方法，其特征在于，所述低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷的制备方法包括以下步骤：步骤一，根据(1-x)(0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3)-xBi0.2Sr0.7TiO3化学配比称量分析纯Bi2O3，Na2CO3、TiO2、BaCO3和SrCO3；步骤二，将配好的料放入球磨罐中，按氧化锆球：料：酒精体积比为3:1:1的比例混料球磨，球磨时间为6-10小时；步骤三，将球磨好的料烘干，然后压成大块，在800℃温度下预烧4-6小时得到预烧粉；步骤四，将预烧粉再次放入球磨罐中，研磨10-12小时，烘干后过筛；步骤五，将过筛后的粉压成直径为12mm，厚度为2mm左右的圆片，在250Mpa等静压下成型；步骤六，将圆片在1100-1200℃下烧结2-4小时；步骤七，将烧结成瓷的圆片，进行打磨和抛光，清洗后涂覆银浆，在550℃下烧成银电极。3.如权利要求2所述的低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷的制备方法，其特征在于，所述低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷的制备方法包括以下步骤：根据化学计量比称量9.3145g的Bi2O3，1.9608g的Na2CO3、7.987g的TiO2、0.8762g的BaCO3和2.6869g的SrCO3，将称好的料放入球磨罐中，按氧化锆球：料：酒精体积比为3:1:1的比例混料球磨，球磨时间为6-10小时；将球磨好的料烘干后压大块，在800℃温度下预烧4-6小时，取出煅烧好的料研磨后再次球磨10-12小时，烘干后过筛；将过筛后的粉料预压成直径为12mm，厚度为2mm的圆片，在250MPa的等静压压力下成型；圆片在1100-1200℃下保温2-4小时；烧结成瓷之后，打磨抛光，然后涂敷银浆，在550℃下，保温30分钟烧成银电极。4.如权利要求2所述的低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷的制备方法，其特征在于，所述低损耗高储能密度钛酸铋钠基陶瓷的制备方法包括以下步骤：根据化学计量比称量9.1887g的Bi2O3，1.9078g的Na2CO3、7.987g的TiO2、0.8526g的BaCO...
【专利技术属性】
技术研发人员：时婧，田文超，刘霄，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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