無鉛反鐵電高儲(chǔ)能密度陶瓷及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于儲(chǔ)能陶瓷電容器制造領(lǐng)域，具體涉及到一種Biα 5Naa 4Liα i卜凡無鉛反鐵電高儲(chǔ)能密度陶瓷及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高密度儲(chǔ)能電容器具有儲(chǔ)能密度高、充放電速度快、抗循環(huán)老化、適用于高溫高壓等極端環(huán)境和性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，符合新能源開發(fā)和利用的要求，廣泛應(yīng)用于電子電力設(shè)備，并且在脈沖電源系統(tǒng)特別是高能激光產(chǎn)生的大光束激發(fā)系統(tǒng)中扮演著越來越重要的角色。
[0003]當(dāng)前研宄與開發(fā)的高密度儲(chǔ)能電容器中，陶瓷、玻璃以及陶瓷有機(jī)復(fù)合體三類居多，然而玻璃體的儲(chǔ)能值相對(duì)較低、陶瓷有機(jī)復(fù)合體不耐高溫，陶瓷具有耐高溫且性能持久、老化速度慢等良好特征。但儲(chǔ)能陶瓷體系主要是鉛基反鐵電材料，然而，鉛的高毒性也意味著它難于在民用領(lǐng)域應(yīng)用，因而需要尋找新的具有高儲(chǔ)能密度值的無鉛反鐵電材料作為儲(chǔ)能陶瓷的制備基體。經(jīng)過研宄發(fā)現(xiàn)，8込#\51103體系經(jīng)過改性可以獲得反鐵電特征，儲(chǔ)能值也可以極大提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種Bia5Naa4Lia兒打卜凡無鉛反鐵電高儲(chǔ)能密度陶瓷及其制備方法，其中:0.03 彡 < 0.3，M 為(Me 1/3Nb2/3)、(Mb1/2Nb1/2)、(Mel73Ta273)、(Mb1/2Ta1/2)中的一種，(Mel73Nb273) > (Mb1/2Nb1/2) > (Mel73Ta273) > (Mbl72Tal72)中的 Me 為 Mg、Zn、Ni 中的一種，(Me1/3Nb2/3)、(Mb1/2Nb1/2)、(Mel73Ta273)、(Mb1/2Ta1/2)中的 Mb 為 Al、Co、Cr 中的一種。基于電滯回線計(jì)算的儲(chǔ)能密度可達(dá)0.8~1.6 J/cm3。方法采用高溫高壓燒結(jié)爐制備Bi。.SNaa4LiaiMJi1-A無鉛反鐵電高儲(chǔ)能密度陶瓷。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括如下步驟:
(I)采用傳統(tǒng)粉體合成技術(shù)合成Bi。.5NaQ.4LiQ.ATi1J3粉體:選擇高純度99.8%)的Bi203、Na2C03、Li2C03、M0,(金屬氧化物)、Ti02粉末為原料，按照 Bi 203:Na 2C03:Li 2C03:M0 ,(金屬氧化物):Ti02 = 0.25:0.2:0.05:x: (1- x)的摩爾比例混合，然后在高能球磨機(jī)中充分混合，取出烘干。
[0006](2)研磨，在 900~1000°C下保溫 2~4 小時(shí)合成 BItl 5Naa4Li^MxIVxO3粉體。
[0007](3)將(2)中所得合成物粉末進(jìn)行球磨，獲得分散均勻粉體，然后裝入高溫高壓燒結(jié)爐的石墨磨具中，加壓至50~80MPa，然后把高溫高壓燒結(jié)爐快速升溫至800~900°C并保溫3~5分鐘，即制備得BiaPaa4LiaiMxTihO^鉛反鐵電高儲(chǔ)能密度陶瓷。
[0008]有益效果
制備方法簡(jiǎn)單，儲(chǔ)能密度大。
【具體實(shí)施方式】
[0009]以下基于十四個(gè)具體實(shí)施例來說明本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的目的，而不是限制本發(fā)明的范圍。
[0010]實(shí)施例1:
(I)采用傳統(tǒng)粉體合成技術(shù)合成Bi0.5Na0.4Li0.1 (Mgl73Nb273) 0.03Ti0.9703粉體:選擇高純度99.8%)的 Bi203、Na2C03、Li2C03、Mg0、Nb2O5J12粉末為原料，按照 Bi 203:Na 2C03:Li 2C03:MgO:Nb2O5=T12 = 0.25:0.2:0.05:0.01:0.01:0.97的摩爾比例混合，然后在高能球磨機(jī)中充分混合，取出烘干。
[0011](2)研磨，在 900°C下保溫 4 小時(shí)合成 Bia5Naa4Liai (Mgv3Nb2Z3)atl3Tia97O3粉體。
[0012](3 )將(2 )中所得合成物粉末進(jìn)行球磨，獲得分散均勻粉體，然后裝入高溫高壓燒結(jié)爐的石墨磨具中，加壓至80MPa，然后把高溫高壓燒結(jié)爐快速升溫至800°C并保溫3分鐘，即制備得Bi0 5Na0.4Li0.丄(Mg1/3Nb2/3) 0.03Ti0.9703無鉛反鐵電高儲(chǔ)能密度陶瓷。
[0013]性能測(cè)試結(jié)果:儲(chǔ)能密度約0.82 J/cm3。
[0014]實(shí)施例2:
(O采用傳統(tǒng)粉體合成技術(shù)合成Bi。.Waa4Liai(Mgv3Nb2Z3)a3Tia7O3粉體:選擇高純度99.8%)的 Bi203、Na2C03、Li2C03、Mg0、Nb2O5J12粉末為原料，按照 Bi 203:Na 2C03:Li 2C03:MgO:Nb205:Ti02 = 0.25:0.2:0.05:0.1:0.1:0.7的摩爾比例混合，然后在高能球磨機(jī)中充分混合，取出烘干。
[0015](2)研磨，在 1000°C下保溫 2 小時(shí)合成 BiaSNaa4Liai(Mgv3Nb2Z3)a3Tia7O3粉體。
[0016](3 )將(2 )中所得合成物粉末進(jìn)行球磨，獲得分散均勻粉體，然后裝入高溫高壓燒結(jié)爐的石墨磨具中，加壓至50MPa，然后把高溫高壓燒結(jié)爐快速升溫至900°C并保溫5分鐘，即制備得Bi0.5Na0.4Li0.1 (Mgl73Nb273) 0.3Ti0.703無鉛反鐵電高儲(chǔ)能密度陶瓷。
[0017]性能測(cè)試結(jié)果:儲(chǔ)能密度約0.98 J/cm3。
[0018]實(shí)施例3:
(I)采用傳統(tǒng)粉體合成技術(shù)合成Bi0.5Na0.4Li0.1 (Mgl73Nb273) 0.24Ti0.7603粉體:選擇高純度99.8%)的 Bi203、Na2C03、Li2C03、Mg0、Nb2O5J12粉末為原料，按照 Bi 203:Na 2C03:Li 2C03:MgO:Nb2O5=T12 = 0.25:0.2:0.05:0.08:0.08:0.76的摩爾比例混合，然后在高能球磨機(jī)中充分混合，取出烘干。
[0019](2)研磨，在 1000°C下保溫 2 小時(shí)合成 Bi。.SNaa4Liai(Mgv3Nb2Z3)a24Tia76O3粉體。
[0020](3)將(2)中所得合成物粉末進(jìn)行球磨，獲得分散均勻粉體，然后裝入高溫高壓燒結(jié)爐的石墨磨具中，加壓至50MPa，然后把高溫高壓燒結(jié)爐快速升溫至900°C并保溫5分鐘，即制備得Bi0 5Na0.4Li0.丄(Mg1/3Nb2/3) 0.2Ji0.7603無鉛反鐵電高儲(chǔ)能密度陶瓷。
[0021]性能測(cè)試結(jié)果:儲(chǔ)能密度約1.54 J/cm3。
[0022]實(shí)施例4:
(O采用傳統(tǒng)粉體合成技術(shù)合成Bi。.Aaa4Liai(Mg1Z3Ta2Z3)a24Tia6O3粉體:選擇高純度99.8%)的 Bi203、Na2C03、Li2C03、Mg0、Ta2O5J12粉末為原料，按照 Bi 203:Na 2C03:Li 2C03:MgO:Ta2O5=T12 = 0.25:0.2:0.05:0.08:0.08:0.76的摩爾比例混合，然后在高能球磨機(jī)中充分混合，取出烘干。
[0023](2)研磨，在 1000°C下保溫 2 小時(shí)合成 Bia5Naa4Liai(Mgv3Ta2y3)a24Tia76OAM^
[0024](3)將(2)中所得合成物粉末進(jìn)行球磨，獲得分散均勻粉體，然后裝入高溫高壓燒結(jié)爐的石墨磨具中，加壓至50MPa，然后把高溫高壓燒結(jié)爐快速升溫至900°C并保溫5分鐘，即制備得Bia 5Na0.4Lia i (Mg1/3Ta2/3) 0.2Ji0.TO03無鉛反鐵電高儲(chǔ)能密度陶瓷。
[0025]性能測(cè)試結(jié)果:儲(chǔ)能密度約1.62 J/cm3。
[0026]實(shí)施例5:
(I)采用傳統(tǒng)粉體合成技術(shù)合成Bi0.5Na0.4Li0.1 (Znl73Nb273) 0.24Ti0.7603粉體:選擇高純度99.8%)的 Bi203、Na2C03、Li2C03、Zn0、Nb2O5J12粉末為原料，按照 Bi 203:Na 2C03:Li 2C03:ZnO:Nb2O5=T12 = 0.25:0.2:0.05:0.08:0.08:0.76的摩爾比例混合，然后在高能球磨機(jī)中充分混合，取出烘干。
[0027](2)研磨，在 1000°C下保溫 2 小時(shí)合成 Bia5Naa4Liai(Znv3Nb2Z3)a24Tia76OAM^
[0028](3)將(2)中所得合成物粉末進(jìn)行球磨，獲得分散均勻粉體，然后裝入高溫高壓燒結(jié)爐的石墨磨具中，加壓至60MPa，然后把高溫高壓燒結(jié)爐快速升溫至900°C并保溫5分鐘，即制備得Bi0 5Na0.4Li0.丄(Zn1/3Nb2/3) 0.2Ji0.7603無鉛反鐵電高儲(chǔ)能密度陶瓷。
[0029]性能測(cè)試結(jié)果:儲(chǔ)能密度約1.02 J/cm3。
[0030]實(shí)施例6:
(I)采用傳統(tǒng)粉體合成技術(shù)合成Bia 5Na0.4Li0.1 (Znl73Ta273) 0.24Ti0.7603粉體:選擇高純度99.8%)的 Bi203、Na2C03、Li2C03、Zn0、Ta2O5J12粉末為原料，按照 Bi 203:Na 2C03:Li 2C03:ZnO:Ta2O5=T12 = 0.25:0.2:0.05:0.08:0.08:0.76的摩爾比例混合，然后在高能球磨機(jī)中充分混合，取出烘干。
[0031](2)研磨，在 1000°C下保溫 2 小時(shí)合成 Bi。.Waa4Liai(Znv3Ta2Z3)a24Tia76O3粉體。
[0032](3)將(2)中所得合成物粉末進(jìn)行球磨，獲得分散均勻粉體，然后裝入高溫高壓燒結(jié)爐的石墨磨具中，加壓至80MPa，然后把高溫高壓燒結(jié)爐快速升溫至850°C并保溫5分鐘，即制備得Bia 5Na0.4Lia i (Zn1/3Ta2/3) 0.2Ji0.TO03無鉛反鐵電高儲(chǔ)能密度陶瓷。
[0033]性能測(cè)試結(jié)果:儲(chǔ)能密度約1.58 J/cm3。
[0034]實(shí)施例7:
(I)采用傳統(tǒng)粉體合成技術(shù)合成Bi0.5Na0.4Li0.1 (Nil73Nb273) 0.24Ti0.7603粉體:選擇高純度99.8%)的 Bi203、Na2C03、Li2C03、Ni0、Nb2O5J12粉末為原料，按照 Bi 203:Na 2C03:Li 2C03:N1:Nb2O5=T12 = 0.25:0.2:0.05:0.08:0.08:0.76的摩爾比例混合，然后在高能球磨機(jī)中充分混合，取出烘干。
[0035](2)研磨，在 1000°C下保溫 2 小時(shí)合成 Bia5Naa4Liai(Niv3Nb2Z3)a24Tia76OAM^
[0036](3)將(2)中所得合成物粉末進(jìn)行球磨，獲得分散均勻粉體，然后裝入高溫高壓燒結(jié)爐的石墨磨具中，加壓至70MPa，然后把高溫高壓燒結(jié)爐快速升溫至900°C并保溫5分鐘，即制備得Bi0 5Na0.4Li0.丄(Ni1/3Nb2/3) 0.2Ji0.7603無鉛反鐵電高儲(chǔ)能密度陶瓷。
[0037]性能測(cè)試結(jié)果:儲(chǔ)能密度約1.12 J/cm3。
[0038]實(shí)施例8:
(I)采用傳統(tǒng)粉體合成技術(shù)合