一种具有高储能密度的铁电陶瓷电容器及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116013685A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211596340.6(22)申请日2022.12.12(71)申请人柳州职业技术学院地址545616广西壮族自治区柳州市鱼峰区社湾路28号(72)发明人汤卉王仁智董桂馥马久明樊昱姜慧丽(74)专利代理机构广西中知科创知识产权代理有限公司45130专利代理师汤凌志(51)Int.Cl.H01G4/12(2006.01)H01G4/005(2006.01)H01G4/228(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种具有高储能密度的铁电陶瓷电容器及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种具有高储能密度的铁电陶瓷电容器及其制备方法，所述陶瓷成分为氧化锰掺杂钛酸钡‑钛镁酸铋，采用的制备方法是高温固相反应法，在陶瓷样品上下两面分别蒸镀上顶电极与底电极，测试结果显示此无铅铁电陶瓷具有较高的储能密度和能量转换效率。其突出的优点是：制备条件易得、工艺简单、结构简单、性能稳定、储能密度高、适合批量生产。CN116013685ACN116013685A权利要求书1/1页1.一种具有高储能密度的铁电陶瓷电容器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1)配料：以碳酸钡、二氧化钛、氧化铋、氧化镁、二氧化锰为原料，按照(1‑x)BaTiO3‑xBiMg1/2Ti1/2O3‑ywt％MnO2，0<x<0.10；0≤y≤1.5的化学计量比称料后倒入球磨罐中；2)一次球磨：将上步骤配好的原料加入溶剂和球磨介质，然后将球磨罐放入球磨机中球磨10‑30h，转速为150‑250rpm；3)干燥：将上步骤得到的物料放入干燥箱中，40‑95℃下干燥4‑30h；4)过筛：将上步骤烘干后的物料研碎，过60‑80目筛；5)预烧：将上步骤过筛后粉体放入坩埚，在马弗炉中预烧得到铁酸铋‑钛酸钡主晶相，预烧温度为900‑1200℃，保温1‑7h；6)二次球磨：将上步骤预烧后的粉体经过二次球磨，球磨时间10‑30h，转速为150‑250rpm；7)再次干燥：将上步骤二次球磨后得到的物料在40‑95℃下干燥4‑30h；8)过筛：再将上步骤得到的干燥粉体研磨，过60‑80目筛；9)造粒：向上步骤过筛后的粉体中加入质量分数为1‑5wt％的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)粘结剂，研磨均匀后陈化1‑72h；10)干压成型：将上步骤得到的粉体经4‑10MPa轴压压制成直径为12mm、厚度为1mm的陶瓷生坯，再进行冷等静压处理，在100‑250MPa下保压1‑20min；11)排胶和烧结：将上步骤得到的陶瓷生坯放入马弗炉中，埋粉，在500‑700℃排胶0.5‑5h，烧结温度为1200‑1300℃，保温1‑6h；12)最后将上步骤得到的陶瓷的上下表面镀上一层金属作为上下电极，得到一种具有高储能密度的铁电陶瓷电容器。2.根据权利要求1所述的一种具有高储能密度的铁电陶瓷电容器的制备方法，其特征在于：步骤1)所述的称料，是使用电子天平。3.根据权利要求1所述的一种具有高储能密度的铁电陶瓷电容器的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的溶剂选自去离子水或乙醇，溶剂用量与原料粉体的质量比为1‑1.5:1；所述的球磨介质选自二氧化锆、钢球或玛瑙，球磨介质用量与原料粉体的体积比为1‑1.5:1；所述的球磨机选自行星球磨机、卧式球磨机、行星式振动球磨机或高能球磨机。4.根据权利要求1所述的一种具有高储能密度的铁电陶瓷电容器的制备方法，其特征在于：步骤12)所述的金属，选自金、铂、钨、银、铝、铜或镍。5.具有高储能密度的铁电陶瓷电容器，其特征在于：采用权利要求1‑4任一项所述的一种具有高储能密度的铁电陶瓷电容器的制备方法得到，包括中间电介质层、上电极和下电极，中间电介质层为钛酸钡‑钛镁酸铋复合材料[(1‑x)BaTiO3‑xBiMg1/2Ti1/2O3‑ywt％MnO2，0<x<0.10；0≤y≤1.5]，上下电极为金属电极，所述的金属选自金、铂、钨、银、铝、铜或镍；在150kv/cm电场下，储能密度达到0.70‑1.13J/cm3，储能损耗密度为0.23‑0.64J/cm3，储能效率达到64.04‑72.34％。2CN116013685A说明书1/5页一种具有高储能密度的铁电陶瓷电容器及其制备方法【技术领域】[0001]本发明属于功能陶瓷和电子器件技术领域，具体涉及一种具有高储能密度的铁电陶瓷电容器及其制备方法。【背景技术】[0002]合理利用能源和有效存储能量始终是当今世界的研究热点。目前，主要的电能存储器件有电池、超级电容器和电介质电容器。其中，电池是储能密度最高的存储器，然而电池的功率密度很低(<500W/kg)，而且废旧电池处理成本相对较高，处理不当会造成较