CN106915960A - 一种无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料及其制备方法，首先按照化学式(1‑x)(0.65BaTiO3‑0.35Bi0.5Na0.5TiO3)‑xNa0.73Bi0.09NbO3进行配料，其中x表示摩尔分数，且0.04≤x≤0.10；经球磨、干燥后获得粉体；将获得的粉体加入粘合剂造粒，陈腐24～48小时后，压制成片，排胶处理后在1100～1150℃下保温2～3小时烧结成瓷，即可得到无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料。本发明的陶瓷材料制备工艺简单、稳定，适合工业化生产，其储能特性优良，基于电滞回线计算的储能密度在1.24～1.70J/cm3，储能效率在76.95～85.73％。

Description

一种无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料及其制备方法
【技术领域】
本发明属于储能陶瓷领域，具体是一种无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料及其制备方法。
【背景技术】
随着信息技术的不断发展，高储能密度介质材料是制作小型、大容量、高效率电容器的关键材料，在各种电子、电力系统中扮演着越来越重要的角色。与其他储能装置相比，储能陶瓷电容器具有储能密度高、充放电速度快、抗循环老化、机械强度高、适用于高温高压等极端环境和性能稳定等优点，符合新能源开发和利用的要求，广泛的应用于通讯、电脑、汽车、电子电路设备以及军工等现代众多领域。随着应用需求的不断发展，电容器逐渐向着高储能、高效率、轻质量、低成本、高可靠性的方向发展。而储能陶瓷电容器的研究主要是开发性能优异的电容器介质材料，这对应用于电容器的介质材料提出了越来越高的要求。
目前现有的高储能密度介质材料主要有四类。第一类为反铁电材料，这类材料具有较高的极化强度和击穿电场。但是大多数反铁电材料含有铅，占据大比重的铅存在较大的毒性，会对人体和环境造成严重的污染，因此，人们正致力于无铅化。第二类为有机薄膜，如聚偏氟乙烯(PVDF)膜、聚丙乙烯膜、聚酯薄膜等，其具有非常高的击穿场强，但是介电常数非常小，使用温度比较低，导致其使用范围严重受限。第三类为陶瓷与玻璃或陶瓷与聚合物形成的复合电介质材料，这类材料具有较高的击穿电场，但是批量化生产技术尚不成熟。第四类为钛酸钡和钛酸铋钠等铁电陶瓷材料，这类材料具有较高的介电常数，较低的介电损耗，相关生产技术非常成熟，但是其储能效率低、储能密度通常情况下小于1J/cm3，难以满足发展的需求，因此，有效地提高陶瓷介质材料的储能密度和储能效率成为现阶段的热点。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料及其制备方法。这种陶瓷材料的储能密度和储能效率优异，储能密度可达1.70J/cm3，储能效率可达80％以上，并且具有环境友好、实用性好等特性。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
其化学式为：(1-x)(0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3)-xNa0.73Bi0.09NbO3，其中x为Na0.73Bi0.09NbO3的摩尔分数，且0.04≤x≤0.10。
进一步地，该陶瓷材料的储能密度在1.24～1.70J/cm3，储能效率在76.95～85.73％。
本发明制备方法的技术方案是，包括以下步骤：
(1)按照化学式(1-x)(0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3)-xNa0.73Bi0.09NbO3进行配料并混合均匀，得到原料粉体，其中x表示摩尔分数，且0.04≤x≤0.10；
(2)向步骤(1)获得的原料粉体中加入粘合剂，进行造粒，陈腐24～48小时后压片，再进行排胶处理得到试样；
(3)将步骤(2)排胶处理后的试样于1100～1150℃下烧结成瓷，得到无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料。
进一步地，0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3粉体的制备步骤包括：
按化学式0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3将BaCO3、Na2CO3、Bi2O3和TiO2进行配料并混合均匀，然后过筛、压块，再经900～950℃预烧3～5小时，得到块状固体，然后将块状固体粉碎后过筛，得到0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3粉体。
进一步地，Na0.73Bi0.09NbO3粉体的制备步骤包括：
按化学式Na0.73Bi0.09NbO3将Na2CO3、Bi2O3和Nb2O5进行配料并混合均匀，然后过筛、压块，再经750～850℃预烧2～4小时，得到块状固体，然后将块状固体粉碎后过120目筛，得到Na0.73Bi0.09NbO3粉体。
进一步地，混合均匀的过程是以无水乙醇为介质，通过球磨进行的，球磨时间为20～24小时，且球磨后均在100℃下进行烘干。
进一步地，步骤(2)中粘合剂采用的是质量分数为8％的PVA水溶液。
进一步地，步骤(2)中粘合剂的加入量是原料粉体质量的8％～15％。
进一步地，步骤(2)中的排胶处理具体是在500～600℃保温3～5小时。
进一步地，步骤(3)中保温2～3小时烧结成瓷。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明分别将0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3粉体和Na0.73Bi0.09NbO3粉体按照化学计量通过球磨工艺混合均匀后进行造粒，然后在模具中压制成型，排胶处理后在1100～1150℃下烧结，即可得到无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料。本发明的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料的制备工艺简单、稳定性好、致密度高，可满足不同应用的需求，无铅无污染，所涉及的原料价格便宜，适合工业化生产；本发明制备的储能陶瓷材料随Na0.73Bi0.09NbO3含量的不断增加，击穿场强在不断的增大，剩余极化强度不断减小，在本发明配比下可以同时获得高的储能密度和储能效率，其中高储能效率能够有效避免存储的能量以热的形式释放，延长材料的使用寿命。
本发明材料的平均晶粒尺寸在0.34～0.45μm之间，晶粒尺寸细小、致密度高，使得该材料具有较高的击穿场强，可以有效的提高其储能密度，储能特性优良，储能密度可达1.70J/cm3，储能效率可达80％以上。同时，本发明的储能陶瓷介质材料具有较高的击穿强度，在150～176kV/cm，可以拓宽在使用过程中的偏压范围。本发明材料居里温度在80～140℃范围内可调，根据实际应用的需求，可以有效的避免由于铁电-顺电相变造成的介电性能突变，使材料具有较好的介电温度稳定性。
【附图说明】
图1：实施例1所制备的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料的XRD图谱；
图2：实施例2所制备的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料的XRD图谱；
图3：实施例3所制备的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料的XRD图谱；
图4：实施例4所制备的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料的XRD图谱；
图5：实施例1所制备的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料的SEM图；
图6：实施例2所制备的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料的SEM图；
图7：实施例3所制备的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料的SEM图；
图8：实施例4所制备的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料的SEM图；
图9：实施例1所制备的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料在10Hz测试频率下的电滞回线图；
图10：实施例2所制备的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料在10Hz测试频率下的电滞回线图；
图11：实施例3所制备的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料在10Hz测试频率下的电滞回线图；
图12：实施例4所制备的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料在10Hz测试频率下的电滞回线图；
图13：实施例1所制备的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料在不同测试频率下的介温图谱；
图14：实施例2所制备的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料在不同测试频率下的介温图谱；
图15：实施例3所制备的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料在不同测试频率下的介温图谱；
图16：实施例4所制备的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料在不同测试频率下的介温图谱。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
一种无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料，其配方为：(1-x)(0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3)-xNa0.73Bi0.09NbO3，其中x表示摩尔分数，且0.04≤x≤0.10。
本发明的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按化学式0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3将分析纯的BaCO3、Na2CO3、Bi2O3、TiO2配料后，以无水乙醇为介质，通过球磨20～24小时混合均匀，然后于100℃下烘干、过120目筛、压块、再经900～950℃预烧3～5小时，得到块状固体，然后将块状固体粉碎后过120目筛，得到0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3粉体；
(2)按化学式Na0.73Bi0.09NbO3将分析纯的Na2CO3、Bi2O3、Nb2O5配料后，以无水乙醇为介质，通过球磨20～24小时混合均匀，然后于100℃下烘干、过120目筛、压块，再经750～850℃预烧2～4小时，得到块状固体，然后将块状固体粉碎后过120目筛，得到Na0.73Bi0.09NbO3粉体；
(3)将步骤(1)与(2)的预烧粉体按照化学式(1-x)(0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3)-xNa0.73Bi0.09NbO3进行配料，其中x表示摩尔分数，且0.04≤x≤0.10；以无水乙醇为介质，球磨20～24小时，然后于100℃下烘干，过120目筛后获得原料粉体；
(4)向步骤(3)获得的原料粉体中加入PVA粘合剂进行造粒，其中PVA粘合剂加入的质量为原料粉体质量的8％～15％，PVA粘合剂为质量分数8％的聚乙烯醇水溶液；陈腐24～48小时后，在200～250Mpa的压力下单向加压压制成圆片，然后在500～600℃保温3～5小时排除PVA粘合剂；
(5)将步骤(4)排除PVA粘合剂后的圆片于1100～1150℃下保温2～3小时烧结成瓷，得到无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料；
(6)将制得的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料进行X射线衍射测试；
(7)将烧结好的样品加工成两面光滑、厚度约为0.2mm的薄片，镀金电极，然后在室温下于10Hz的频率下测试其铁电性能，并进行储能特性计算，储能密度(W1)和能量损耗密度(W2)的计算公式为：
其中W1和W2分别表示储能密度和能量损耗密度，Pmax表示最大极化强度，Pr表示剩余极化强度，E表示电场强度，P表示极化强度。
步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)中球磨时间均为20～24小时。
通过以下给出的实施例，可以进一步清楚的了解本发明的内容，但其不是对本发明的限定。
实施例1：
本例陶瓷材料的化学式为：(1-x)(0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3)-xNa0.73Bi0.09NbO3，其中x表示摩尔分数，且x＝0.04。
上述无铅高储能密度陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按化学式0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3将分析纯的BaCO3、Na2CO3、Bi2O3、TiO2配料后，以无水乙醇为介质，通过球磨24小时混合均匀，然后于100℃下烘干、过120目筛、压块、再经950℃预烧3小时，得到块状固体，然后将块状固体粉碎后过120目筛，得到0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3粉体；
(2)按化学式Na0.73Bi0.09NbO3将分析纯的Na2CO3、Bi2O3、Nb2O5配料后，以无水乙醇为介质，通过球磨24小时混合均匀，然后于100℃下烘干、过120目筛、压块，再经850℃预烧2小时，得到块状固体，然后将块状固体粉碎后过120目筛，得到Na0.73Bi0.09NbO3粉体；
(3)将步骤(1)与(2)的预烧粉体按照化学式(1-x)(0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3)-xNa0.73Bi0.09NbO3进行配料，其中x表示摩尔分数，且x＝0.04；以无水乙醇为介质，球磨24小时，于100℃下烘干、过120目筛后获得粉体；
(4)向步骤(3)获得的粉体中加入8％(质量百分数)浓度的PVA溶液造粒，其中PVA粘合剂加入的质量为粉体质量的8％，陈腐48小时后，于250MPa下单向加压压制成圆片，然后在600℃保温3小时排除PVA粘合剂；
(5)将步骤(4)排除PVA粘合剂后的圆片于1150℃下保温2小时烧结成瓷，得到无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料；
(6)将制得的储能介质陶瓷进行X射线衍射测试。如图1，由XRD图谱可以看出本实施例所得到的陶瓷材料为纯钙钛矿结构。图5所示为本实施例所制得介质陶瓷材料的SEM图，可以看出陶瓷材料的结构致密，晶粒尺寸细小，平均晶粒尺寸为0.34μm；
(7)将烧结好的样品加工成两面光滑、厚度约为0.2mm的薄片，镀金电极，然后在室温下于10Hz频率下测试其铁电性能，如图9所示为本实施例陶瓷材料的电滞回线，电滞回线比较细长，其击穿强度为150kV/cm，通过进行储能特性计算可得，本实施例无铅储能介质陶瓷的储能密度为1.24J/cm3。表1为本实施例无铅储能介质陶瓷材料的介电特性。该储能陶瓷材料在不同测试频率下的介温图谱如图13所示，样品的居里峰约在140℃左右，并且具有较小的介电损耗。
实施例2：
本例陶瓷材料的化学式为：(1-x)(0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3)-xNa0.73Bi0.09NbO3，其中x表示摩尔分数，且x＝0.06。
上述无铅高储能密度陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按化学式0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3将分析纯的BaCO3、Na2CO3、Bi2O3、TiO2配料后，以无水乙醇为介质，通过球磨22小时混合均匀，然后于100℃下烘干、过120目筛、压块、再经930℃预烧3小时，得到块状固体，然后将块状固体粉碎后过120目筛，得到0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3粉体；
(2)按化学式Na0.73Bi0.09NbO3将分析纯的Na2CO3、Bi2O3、Nb2O5配料后，以无水乙醇为介质，通过球磨22小时混合均匀，然后于100℃下烘干、过120目筛、压块，再经800℃预烧3小时，得到块状固体，然后将块状固体粉碎后过120目筛，得到Na0.73Bi0.09NbO3粉体；
(3)将步骤(1)与(2)的预烧粉体按照化学式(1-x)(0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3)-xNa0.73Bi0.09NbO3进行配料，其中x表示摩尔分数，且x＝0.06；以无水乙醇为介质，球磨22小时，于100℃下烘干、过120目筛后获得粉体；
(4)向步骤(3)获得的粉体中加入8％(质量百分数)浓度的PVA溶液造粒，其中PVA粘合剂加入的质量为粉体质量的15％，陈腐40小时后，于230MPa下单向加压压制成圆片，然后在560℃保温4小时排除PVA粘合剂；
(5)将步骤(4)排除PVA粘合剂后的圆片于1130℃下保温2.5小时烧结成瓷，得到无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料；
(6)将制得的储能介质陶瓷进行X射线衍射测试。如图2，由XRD图谱可以看出本实施例所得到的陶瓷材料为纯钙钛矿结构。图6所示为本实施例所制得介质陶瓷材料的SEM图，可以看出陶瓷材料的结构致密，晶粒尺寸细小，平均晶粒尺寸为0.36μm；
(7)将烧结好的样品加工成两面光滑、厚度约为0.2mm的薄片，镀金电极，然后在室温下于10Hz频率下测试其铁电性能，如图10所示为本实施例陶瓷材料的电滞回线，电滞回线比较细长，其击穿强度为152kV/cm，通过进行储能特性计算可得，本实施例无铅储能介质陶瓷的储能密度为1.25J/cm3。表1为本实施例无铅储能介质陶瓷材料的介电特性。该储能陶瓷材料在不同测试频率下的介温图谱如图14所示，样品的居里峰约在120℃左右，并且具有较小的介电损耗。
实施例3：
本例陶瓷材料的化学式为：(1-x)(0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3)-xNa0.73Bi0.09NbO3，其中x表示摩尔分数，且x＝0.08。
上述无铅高储能密度陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按化学式0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3将分析纯的BaCO3、Na2CO3、Bi2O3、TiO2配料后，以无水乙醇为介质，通过球磨20小时混合均匀，然后于100℃下烘干、过120目筛、压块、再经920℃预烧4小时，得到块状固体，然后将块状固体粉碎后过120目筛，得到0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3粉体；
(2)按化学式Na0.73Bi0.09NbO3将分析纯的Na2CO3、Bi2O3、Nb2O5配料后，以无水乙醇为介质，通过球磨20小时混合均匀，然后于100℃下烘干、过120目筛、压块，再经800℃预烧3小时，得到块状固体，然后将块状固体粉碎后过120目筛，得到Na0.73Bi0.09NbO3粉体；
(3)将步骤(1)与(2)的预烧粉体按照化学式(1-x)(0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3)-xNa0.73Bi0.09NbO3进行配料，其中x表示摩尔分数，且x＝0.08；以无水乙醇为介质，球磨20小时，于100℃下烘干、过120目筛后获得粉体；
(4)向步骤(3)获得的粉体中加入8％(质量百分数)浓度的PVA溶液造粒，其中PVA粘合剂加入的质量为粉体质量的12％，陈腐36小时后，于220MPa下单向加压压制成圆片，然后在540℃保温4小时排除PVA粘合剂；
(5)将步骤(4)排除PVA粘合剂后的圆片于1120℃下保温2.5小时烧结成瓷，得到无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料；
(6)将制得的储能介质陶瓷进行X射线衍射测试。如图3，由XRD图谱可以看出本实施例所得到的陶瓷材料为纯钙钛矿结构。图7所示为本实施例所制得介质陶瓷材料的SEM图，可以看出陶瓷材料的结构致密，晶粒尺寸细小，平均晶粒尺寸为0.38μm；
(7)将烧结好的样品加工成两面光滑、厚度约为0.2mm的薄片，镀金电极，然后在室温下于10Hz频率下测试其铁电性能，如图11所示为本实施例陶瓷材料的电滞回线，电滞回线比较细长，其击穿强度为172kV/cm，通过进行储能特性计算可得，本实施例无铅储能介质陶瓷的储能密度为1.70J/cm3。表1为本实施例无铅储能介质陶瓷材料的介电特性。该储能陶瓷材料在不同测试频率下的介温图谱如图15所示，样品的居里峰约在100℃左右，并且具有较小的介电损耗。
实施例4：
本例陶瓷材料的化学式为：(1-x)(0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3)-xNa0.73Bi0.09NbO3，其中x表示摩尔分数，且x＝0.10。
上述无铅高储能密度陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按化学式0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3将分析纯的BaCO3、Na2CO3、Bi2O3、TiO2配料后，以无水乙醇为介质，通过球磨20小时混合均匀，然后于100℃下烘干、过120目筛、压块、再经900℃预烧5小时，得到块状固体，然后将块状固体粉碎后过120目筛，得到0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3粉体；
(2)按化学式Na0.73Bi0.09NbO3将分析纯的Na2CO3、Bi2O3、Nb2O5配料后，以无水乙醇为介质，通过球磨20小时混合均匀，然后于100℃下烘干、过120目筛、压块，再经750℃预烧4小时，得到块状固体，然后将块状固体粉碎后过120目筛，得到Na0.73Bi0.09NbO3粉体；
(3)将步骤(1)与(2)的预烧粉体按照化学式(1-x)(0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3)-xNa0.73Bi0.09NbO3进行配料，其中x表示摩尔分数，且x＝0.10；以无水乙醇为介质，球磨20小时，于100℃下烘干、过120目筛后获得粉体；
(4)向步骤(3)获得的粉体中加入8％(质量百分数)浓度的PVA溶液造粒，其中PVA粘合剂加入的质量为粉体质量的9％，陈腐24小时后，于200MPa下单向加压压制成圆片，然后在500℃保温5小时排除PVA粘合剂；
(5)将步骤(4)排除PVA粘合剂后的圆片于1100℃下保温3小时烧结成瓷，得到无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料；
(6)将制得的储能介质陶瓷进行X射线衍射测试。如图4，由XRD图谱可以看出本实施例所得到的陶瓷材料为纯钙钛矿结构。图8所示为本实施例所制得介质陶瓷材料的SEM图，可以看出陶瓷材料的结构致密，晶粒尺寸细小，平均晶粒尺寸为0.45μm；
(7)将烧结好的样品加工成两面光滑、厚度约为0.2mm的薄片，镀金电极，然后在室温下于10Hz频率下测试其铁电性能，如图12所示为本实施例陶瓷材料的电滞回线，电滞回线比较细长，其击穿强度为176kV/cm，通过进行储能特性计算可得，本实施例无铅储能介质陶瓷的储能密度为1.59J/cm3。表1为本实施例无铅储能介质陶瓷材料的介电特性。该储能陶瓷材料在不同测试频率下的介温图谱如图16所示，样品的居里峰约在80℃左右，并且具有较小的介电损耗。
表1各实施例无铅储能陶瓷材料的介电特性
由表1可知，随着Na0.73Bi0.09NbO3含量的不断增加，本发明储能陶瓷材料的击穿场强在不断的增大，剩余极化强度不断减小，在一定的配比下可以获得高的储能密度和储能效率。通过以上实施例可以发现，本发明的平均晶粒尺寸在0.34～0.45μm之间，晶粒尺寸细小、致密度高，使得该材料具有较高的击穿场强，可以有效的提高其储能密度，储能密度在1.24～1.70J/cm3，储能效率在76.95～85.73％。在实际的应用中，作为储能陶瓷介质材料，不仅需要具有高的储能密度，还应当具有高的储能效率。因为如果储能效率太低会导致在能量释放的过程中将大多数存储的能量以热的形式释放出来，释放出来的热量会降低材料的使用寿命以及其他性能。同时，本发明材料居里温度在80～140℃范围内可调，根据实际应用的需求，可以有效的避免由于铁电-顺电相变造成的介电性能突变，使材料具有较好的介电温度稳定性。
通过以上给出的实施例，可以进一步清楚的了解本发明的内容，但其不是对本发明的限定。

Claims (10)

1.一种无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料，其特征在于，其化学式为：(1-x)(0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3)-xNa0.73Bi0.09NbO3，其中x为Na0.73Bi0.09NbO3的摩尔分数，且0.04≤x≤0.10。
2.根据权利要求1所述的一种无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料，其特征在于，该陶瓷材料的储能密度在1.24～1.70J/cm3，储能效率在76.95～85.73％。
3.一种无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照化学式(1-x)(0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3)-xNa0.73Bi0.09NbO3进行配料并混合均匀，得到原料粉体，其中x表示摩尔分数，且0.04≤x≤0.10；
(2)向步骤(1)获得的原料粉体中加入粘合剂，进行造粒，陈腐24～48小时后压片，再进行排胶处理得到试样；
(3)将步骤(2)排胶处理后的试样于1100～1150℃下烧结成瓷，得到无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料。
4.根据权利要求3所述的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料的制备方法，其特征在于，0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3粉体的制备步骤包括：
按化学式0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3将BaCO3、Na2CO3、Bi2O3和TiO2进行配料并混合均匀，然后过筛、压块，再经900～950℃预烧3～5小时，得到块状固体，然后将块状固体粉碎后过筛，得到0.65BaTiO3-0.35Bi0.5Na0.5TiO3粉体。
5.根据权利要求3所述的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料的制备方法，其特征在于，Na0.73Bi0.09NbO3粉体的制备步骤包括：
按化学式Na0.73Bi0.09NbO3将Na2CO3、Bi2O3和Nb2O5进行配料并混合均匀，然后过筛、压块，再经750～850℃预烧2～4小时，得到块状固体，然后将块状固体粉碎后过120目筛，得到Na0.73Bi0.09NbO3粉体。
6.根据权利要求3、4或5所述的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料的制备方法，其特征在于，混合均匀的过程是以无水乙醇为介质，通过球磨进行的，球磨时间为20～24小时，且球磨后均在100℃下进行烘干。
7.根据权利要求3所述的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中粘合剂采用的是质量分数为8％的PVA水溶液。
8.根据权利要求3所述的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中粘合剂的加入量是原料粉体质量的8％～15％。
9.根据权利要求3所述的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的排胶处理具体是在500～600℃保温3～5小时。
10.根据权利要求3所述的无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中保温2～3小时烧结成瓷。
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