CN108117386A - 一种二氧化锡掺杂st基储能材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二氧化锡掺杂ST基储能材料及其制备方法，首先按照摩尔比分别称量相应质量的原料得到混合物，并将此混合物进行球磨、烘干、压块后，形成全配料，然后将全配料依次进行造粒和过筛，形成造粒料；其次将造粒料压制成试样，并将制好的试样进行烧结得到烧结试样；最后打磨、清洗烧结试样，在打磨和清洗后的烧结试样正反两面均匀涂覆银电极浆料，将涂覆银电极的试样进行烧结得到二氧化锡掺杂ST基储能材料。利用本发明的方法得到的陶瓷储能材料不但具有高的击穿场强，高的储能密度，而且制备工艺简单，材料成本低，绿色环保，成为替代铅基陶瓷材料用作高端工业应用材料在技术和经济上兼优的重要候选材料。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷电容器材料领域，具体涉及一种二氧化锡掺杂ST基储能材料及其制备方法。
背景技术
介电电容器由于其快的充电速度和大的充放电次数，其功率密度高于其他储能装置(如：燃料电池，电池和超级电容器等)而在移动电子，电动车辆和脉冲功率技术等领域广泛应用。尽管陶瓷电介质电容器具有高介电常数，低介电损耗，低介电温度系数和优异的机械和热学性能，但由于其低的击穿强度(DBS)限制，块体材料的存储密度远低于薄/厚膜储能材料。然而，对于工业上的大规模生产来说，薄/厚膜储能材料的成本太高。因此，对于储能装置而言，提高陶瓷材料的储能密度是十分重要的。
近年来，基于SrTiO3(ST)，Na0.5Bi0.5TiO3(NBT)和BaTiO3(BT)的系统已经被认为是潜在的电容基质材料，由于其各自的优点，提供了最大的范围用于提高储能性能。Wang[1]([1]Z.J.Wang,M.h.Cao,Z.h.Yao,et al.,Dielectric relaxation behavior and energystorage properties in SrTiO3ceramics with trace amounts of ZrO2additives,Ceram.Int.40(2014)14127-14132.)报道，添加0.4mol％ZrO2的SrTiO3陶瓷的能量密度为1.62J/cm3，击穿强度为289kV/cm。Wang[2]([2]C.Wang,X.J.Lou,T.D.Xia,et al.,Thedielectric,strain and energy storage density of BNT-BKHxT1-x piezoelectricceramics,Ceram.Int.43(2017)9253-9258.)报道，无铅0.8(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.2(Bi0.5K0.5)(HfxTi1-x)O3陶瓷在x＝0.03，电场强度为60kV/cm时的储能密度为0.51J/cm3。Li[3]([3]W.B.Li,D.Zhou,Bi.He,et al.,Structure and dielectric properties of Nd(Zn1/ 2Ti1/2)O3-BaTiO3 ceramics for energy storage applications,J.Alloys Compd.685(2016)418-422.)报道，发现0.08Nd(Zn1/2Ti1/2)O3-0.92BaTiO3陶瓷样品在击穿电场强度为131kV/cm时，能量密度最高，为0.62J/cm3，充电效率为90％。但是，储能密度都没有被明显地提高。为了进一步提高其储能性能，必须将基于ST，NBT和/或BT的系统与ABO3型铁电体和非铁电体结合起来形成固溶体，为了直接应用于较高能量存储设备，还需通过增加BDS或ABO3结构中含有B位元素的组合物来有效地提高能量密度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二氧化锡掺杂ST基储能材料及其制备方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，利用本发明的方法得到的陶瓷材料，不但具有高的储能密度，而且适用于高压应用，有利于储能电容器材料的小型化，制备工艺简单，材料成本低，环境友好。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种二氧化锡掺杂ST基储能材料，所述的二氧化锡掺杂ST基储能材料的化学计量式为(1-x)(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-xSnO2(STNBTBT-Snx)，其中x＝0.01～0.09，x为摩尔百分数。
一种二氧化锡掺杂ST基储能材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：按照摩尔比分别称量相应质量的Na2CO3、Bi2O3、SrCO3、TiO2、BaCO3，合成SrTiO3粉体，Na0.5Bi0.5TiO3粉体与BaTiO3粉体，然后按照化学计量式(1-x)(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-xSnO2，x＝0.01～0.09，x为摩尔百分数，取SrTiO3粉体、Bi0.5Na0.5TiO3粉体、BaTiO3粉体与SnO2粉体混合均匀形成全配料；
步骤二：将全配料与氧化锆球石、去离子水混合后进行球磨、烘干、过筛，形成过筛料；
步骤三：将步骤二得到的过筛料在200～220MPa的压强下，通过冷等静压压制成试样，并将制好的试样进行高温烧结得到烧结试样；
步骤四：打磨、清洗步骤三得到的烧结试样，在打磨和清洗后的烧结试样正反两面均匀涂覆银电极浆料，将涂覆银电极的试样进行烧结得到二氧化锡掺杂ST基储能材料。
进一步地，步骤一中SrTiO3粉体的制备步骤包括：首先按照摩尔比1:1称取SrCO3和TiO2混合形成混合物A；然后取混合物A、锆球石及去离子水，按照质量比为1:2:(0.8～1)混合后依次进行球磨、烘干和压块，最后于1120～1150℃保温3.5～4小时，得到纯相的SrTiO3粉体。
进一步地，步骤一中Na0.5Bi0.5TiO3粉体的制备步骤包括：首先按照摩尔比1:1:4称取Bi2O3、Na2CO3和TiO2混合形成混合物B；然后取混合物B、锆球石及去离子水，按照质量比为1:2:(1.7～2)混合后依次进行球磨、烘干和压块，最后于840～880℃保温3～4小时，得到纯相的Na0.5Bi0.5TiO3粉体。
进一步地，步骤一中BaTiO3粉体的制备步骤包括：首先按照摩尔比1:1称取BaCO3和TiO2混合形成混合物C；然后取混合物C、锆球石及去离子水按照质量比为1:(1.9～2.0):(1～1.2)混合后依次进行球磨、烘干和压块，最后于1150～1200℃保温3.5～4小时，得到纯相的BaTiO3粉体。
进一步地，步骤二中将全配料与氧化锆球石、去离子水，按照质量比1:(2～2.5):(1～1.5)混合后进行球磨。
进一步地，步骤二中过筛目数为200目。
进一步地，步骤三中的烧结条件为：首先以2～4℃/min升温至200℃，然后以4～5℃/min升温至500℃，再以5～7℃/min升温至1000℃，接着以5～6℃/min升温至1250～1260℃时保温3～4小时；之后，以5～7℃/min降温至1000℃，再以4～5℃/min降温至500℃，最后随炉冷却至室温。
进一步地，步骤四中的烧结条件为：在600～650℃的温度下烧结20～30min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明的SnO2掺杂SrTiO3基陶瓷储能材料，不但具有高的储能密度，而且适用于高压应用，有利于储能电容器材料的小型化，而且制备工艺简单，材料成本低，绿色环保，成为替代铅基陶瓷材料用作高端工业应用材料在技术和经济上兼优的重要候选材料。
进一步地，本发明通过SnO2掺杂浓度变化，将其引入0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3这钙钛矿型固溶体，以提高击穿场强，通过SnO2掺杂浓度变化，引入与Sn4+离子半径(r＝0.0690nm)不同的Ti4+离子(r＝0.0605nm)，发生晶格畸变，有效地降低晶粒尺寸，从本质上实现陶瓷击穿场强的提高。通过Sn4+离子掺杂浓度的变化，以实现该体系陶瓷的极化强度和击穿场强同时进行可控调节，使其在获得高的储能密度。
附图说明
图1是STNBTBT-Snx体系陶瓷的XRD图，其中(a)为衍射角范围10-80°，(b)为(200)峰放大图；
图2是STNBTBT-Snx体系陶瓷的SEM照片，(a)中x＝0；(b)中x＝0.01；(c)中x＝0.03；(d)中x＝0.05；(e)中x＝0.07；(f)中x＝0.09；
图3是STNBTBT-Snx体系陶瓷介电常数(介电损耗)-温度曲线；
图4是储能原理示意图；
图5是STNBTBT-Snx体系陶瓷击穿场强下的P-E曲线；
图6是STNBTBT-Snx体系陶瓷的Jd和η随x变化曲线。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式做进一步详细描述：
一种二氧化锡掺杂ST基储能材料，其化学计量式为(1-x)(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-xSnO2，其中x＝0.01～0.09，x为摩尔百分数。
一种二氧化锡掺杂ST基储能材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：制备纯相SrTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3和纯相BaTiO3备用。按照摩尔比1:1称取SrCO3和TiO2混合形成混合物A；按照摩尔比1:1:4称取Bi2O3，Na2CO3和TiO2混合形成混合物B；按照摩尔比1:1称取BaCO3和TiO2混合形成混合物C。SrCO3，Bi2O3，Na2CO3，BaCO3和TiO2的纯度为99.0％以上。步骤二：取混合物A、B、C粉体分别与锆球石及去离子水，按照质量比为1:2:(0.8～1)、1:2:(1.7～2)、1:(1.9～2.0):(1～1.2)混合后，采用行星式球磨机球磨22～24h，再在85～90℃烘干20～24h、压块后，置于箱式炉中分别于1120～1150℃保温3.5～4小时，840～880℃保温3～4小时，1150～1200℃保温3.5～4小时，分别形成SrTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3和NBT粉体，备用；
步骤三：按照化学计量式(1-x)(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-xSnO2取SrTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3、NBT粉体和SnO2粉体混合均匀形成全配料，并将此混合物与氧化锆球石、去离子水，按照质量比1:(2～2.5):(1～1.5)混合后进行球磨22～24h、烘干，得到烘干料；
步骤四：将烘干料研磨过200目筛，形成过筛料；
步骤五：将步骤四得到的过筛料在200～220MPa的压强下，通过冷等静压压制成试样，并将制好的试样置于以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内，然后将氧化铝匣钵置于微波烧结炉中进行烧结得到烧结试样，其中烧结条件为：首先以2～4℃/min升温至200℃，然后以4～5℃/min升温至500℃，再以5～7℃/min升温至1000℃，接着以5～6℃/min升温至1250～1260℃时保温3～4小时；之后，以5～7℃/min降温至1000℃，再以4～5℃/min降温至500℃，最后随炉冷却至室温；
步骤六：打磨、清洗步骤五得到的烧结试样，在打磨和清洗后的烧结试样正反两面均匀涂覆银电极浆料，将涂覆银电极的试样置于以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内，然后将氧化铝匣钵置于箱式炉中，在600～650℃的温度下烧结20～30min得到(1-x)(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-xSnO2体系陶瓷。
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：
空白实施例
本发明一种新型SnO2掺杂SrTiO3基陶瓷储能材料，其配方为(1-x)(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-xSnO2，其中x＝0。
步骤一：制备纯相SrTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3和纯相BaTiO3备用。按照摩尔比1:1称取SrCO3和TiO2混合形成混合物A；按照摩尔比1:1:4称取Bi2O3，Na2CO3和TiO2混合形成混合物B；按照摩尔比1:1称取BaCO3和TiO2混合形成混合物C。SrCO3，Bi2O3，Na2CO3，BaCO3和TiO2的纯度为99.0％以上。
步骤二：取混合物A、B、C粉体分别与锆球石及去离子水，按照质量比为1:2:0.8、1:2:1.7、1:1.9:1混合后，采用行星式球磨机球磨22h，再在85℃烘干20h、压块后，置于箱式炉中分别于1120℃保温3.5小时，840℃保温3小时，1150℃保温3.5小时，分别形成SrTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3和NBT粉体，备用；
步骤三：按照化学计量式0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3取SrTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3、NBT粉体混合均匀形成全配料，并将此混合物与氧化锆球石、去离子水，按照质量比1:2:1混合后进行球磨22h、烘干，得到烘干料；
步骤四：将烘干料研磨过200目筛，形成过筛料；
步骤五：将步骤四得到的过筛料在200MPa的压强下，通过冷等静压压制成试样，并将制好的试样置于以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内，然后将氧化铝匣钵置于微波烧结炉中进行烧结得到烧结试样，其中烧结条件为：首先以2℃/min升温至200℃，然后以4℃/min升温至500℃，再以5℃/min升温至1000℃，接着以5℃/min升温至1250℃时保温3小时；之后，以5℃/min降温至1000℃，再以4℃/min降温至500℃，最后随炉冷却至室温；
步骤六：打磨、清洗步骤五得到的烧结试样，在打磨和清洗后的烧结试样正反两面均匀涂覆银电极浆料，将涂覆银电极的试样置于以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内，然后将氧化铝匣钵置于箱式炉中，在600℃的温度下烧结20min得到0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3体系陶瓷。
实施例1
本发明一种新型SnO2掺杂SrTiO3基陶瓷储能材料，其配方为(1-x)(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-xSnO2，其中x＝0.01。
步骤一：制备纯相SrTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3和纯相BaTiO3备用。按照摩尔比1:1称取SrCO3和TiO2混合形成混合物A；按照摩尔比1:1:4称取Bi2O3，Na2CO3和TiO2混合形成混合物B；按照摩尔比1:1称取BaCO3和TiO2混合形成混合物C。SrCO3，Bi2O3，Na2CO3，BaCO3和TiO2的纯度为99.0％以上。
步骤二：取混合物A、B、C粉体分别与锆球石及去离子水，按照质量比为1:2:1、1:2:2、1:2.0:1.2混合后，采用行星式球磨机球磨24h，再在90℃烘干24h、压块后，置于箱式炉中分别于1150℃保温4小时，880℃保温4小时，1200℃保温4小时，分别形成SrTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3和NBT粉体，备用；
步骤三：按照化学计量式0.99(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-0.01SnO2取SrTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3、NBT粉体和SnO2粉体混合均匀形成全配料，并将此混合物与氧化锆球石、去离子水，按照质量比1:2.5:1.5混合后进行球磨24h、烘干，得到烘干料；
步骤四：将烘干料研磨过200目筛，形成过筛料；
步骤五：将步骤四得到的过筛料在220MPa的压强下，通过冷等静压压制成试样，并将制好的试样置于以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内，然后将氧化铝匣钵置于微波烧结炉中进行烧结得到烧结试样，其中烧结条件为：首先以4℃/min升温至200℃，然后以5℃/min升温至500℃，再以7℃/min升温至1000℃，接着以6℃/min升温至1260℃时保温4小时；之后，以7℃/min降温至1000℃，再以5℃/min降温至500℃，最后随炉冷却至室温；
步骤六：打磨、清洗步骤五得到的烧结试样，在打磨和清洗后的烧结试样正反两面均匀涂覆银电极浆料，将涂覆银电极的试样置于以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内，然后将氧化铝匣钵置于箱式炉中，在650℃的温度下烧结30min得到0.99(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-0.01SnO2体系陶瓷。
实施例2
本发明一种新型SnO2掺杂SrTiO3基陶瓷储能材料，其配方为0.97(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-0.03SnO2，其中x＝0.03。
步骤一：制备纯相SrTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3和纯相BaTiO3备用。按照摩尔比1:1称取SrCO3和TiO2混合形成混合物A；按照摩尔比1:1:4称取Bi2O3，Na2CO3和TiO2混合形成混合物B；按照摩尔比1:1称取BaCO3和TiO2混合形成混合物C。SrCO3，Bi2O3，Na2CO3，BaCO3和TiO2的纯度为99.0％以上。
步骤二：取混合物A、B、C粉体分别与锆球石及去离子水，按照质量比为1:2:0.9、1:2:1、1:2:1.1混合后，采用行星式球磨机球磨23h，再在88℃烘干23h、压块后，置于箱式炉中分别于1140℃保温4小时，860℃保温3.5小时，1180℃保温4小时，分别形成SrTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3和NBT粉体，备用；
步骤三：按照化学计量式0.97(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-0.03SnO2取SrTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3、NBT粉体和SnO2粉体混合均匀形成全配料，并将此混合物与氧化锆球石、去离子水，按照质量比1:2.2:1.4混合后进行球磨23h、烘干，得到烘干料；
步骤四：将烘干料研磨过200目筛，形成过筛料；
步骤五：将步骤四得到的过筛料在200～220MPa的压强下，通过冷等静压压制成试样，并将制好的试样置于以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内，然后将氧化铝匣钵置于微波烧结炉中进行烧结得到烧结试样，其中烧结条件为：首先以3℃/min升温至200℃，然后以4℃/min升温至500℃，再以6℃/min升温至1000℃，接着以6℃/min升温至1250℃时保温4小时；之后，以6℃/min降温至1000℃，再以5℃/min降温至500℃，最后随炉冷却至室温；
步骤六：打磨、清洗步骤五得到的烧结试样，在打磨和清洗后的烧结试样正反两面均匀涂覆银电极浆料，将涂覆银电极的试样置于以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内，然后将氧化铝匣钵置于箱式炉中，在640℃的温度下烧结25min得到0.97(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-0.03SnO2体系陶瓷。
实施例3
本发明一种新型SnO2掺杂SrTiO3基陶瓷储能材料，其配方为0.95(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-0.05SnO2，其中x＝0.05。
步骤一：制备纯相SrTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3和纯相BaTiO3备用。按照摩尔比1:1称取SrCO3和TiO2混合形成混合物A；按照摩尔比1:1:4称取Bi2O3，Na2CO3和TiO2混合形成混合物B；按照摩尔比1:1称取BaCO3和TiO2混合形成混合物C。SrCO3，Bi2O3，Na2CO3，BaCO3和TiO2的纯度为99.0％以上。
步骤二：取混合物A、B、C粉体分别与锆球石及去离子水，按照质量比为1:2:0.9、1:2:1.9、1:1.9:1.1混合后，采用行星式球磨机球磨23h，再在90℃烘干21h、压块后，置于箱式炉中分别于1130℃保温4小时，850℃保温4小时，1160℃保温4小时，分别形成SrTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3和NBT粉体，备用；
步骤三：按照化学计量式0.95(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-0.05SnO2取SrTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3、NBT粉体和SnO2粉体混合均匀形成全配料，并将此混合物与氧化锆球石、去离子水，按照质量比1:2.4:1.3混合后进行球磨23h、烘干，得到烘干料；
步骤四：将烘干料研磨过200目筛，形成过筛料；
步骤五：将步骤四得到的过筛料在210MPa的压强下，通过冷等静压压制成试样，并将制好的试样置于以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内，然后将氧化铝匣钵置于微波烧结炉中进行烧结得到烧结试样，其中烧结条件为：首先以3℃/min升温至200℃，然后以4℃/min升温至500℃，再以6℃/min升温至1000℃，接着以5℃/min升温至1250℃时保温4小时；之后，以6℃/min降温至1000℃，再以5℃/min降温至500℃，最后随炉冷却至室温；
步骤六：打磨、清洗步骤五得到的烧结试样，在打磨和清洗后的烧结试样正反两面均匀涂覆银电极浆料，将涂覆银电极的试样置于以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内，然后将氧化铝匣钵置于箱式炉中，在610℃的温度下烧结30min得到0.95(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-0.05SnO2体系陶瓷。
实施例4
本发明一种新型SnO2掺杂SrTiO3基陶瓷储能材料及其制备方法，其配方为0.93(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-0.07SnO2，其中x＝0.07。
步骤一：制备纯相SrTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3和纯相BaTiO3备用。按照摩尔比1:1称取SrCO3和TiO2混合形成混合物A；按照摩尔比1:1:4称取Bi2O3，Na2CO3和TiO2混合形成混合物B；按照摩尔比1:1称取BaCO3和TiO2混合形成混合物C。SrCO3，Bi2O3，Na2CO3，BaCO3和TiO2的纯度为99.0％以上。
步骤二：取混合物A、B、C、SnO2粉体分别与锆球石及去离子水，按照质量比为1:2:0.9、1:2:1.8、1:2:1混合后，采用行星式球磨机球磨24h，再在87℃烘干23h、压块后，置于箱式炉中分别于1140℃保温4小时，870℃保温4小时，1190℃保温4小时，分别形成SrTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3和NBT粉体，备用；
步骤三：按照化学计量式0.93(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-0.07SnO2取SrTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3、NBT粉体和SnO2粉体混合均匀形成全配料，并将此混合物与氧化锆球石、去离子水，按照质量比1:2.4:1.2混合后进行球磨23h、烘干，得到烘干料；
步骤四：将烘干料研磨过200目筛，形成过筛料；
步骤五：将步骤四得到的过筛料在200MPa的压强下，通过冷等静压压制成试样，并将制好的试样置于以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内，然后将氧化铝匣钵置于微波烧结炉中进行烧结得到烧结试样，其中烧结条件为：首先以4℃/min升温至200℃，然后以4℃/min升温至500℃，再以5℃/min升温至1000℃，接着以5℃/min升温至1260℃时保温3小时；之后，以6℃/min降温至1000℃，再以4℃/min降温至500℃，最后随炉冷却至室温；
步骤六：打磨、清洗步骤五得到的烧结试样，在打磨和清洗后的烧结试样正反两面均匀涂覆银电极浆料，将涂覆银电极的试样置于以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内，然后将氧化铝匣钵置于箱式炉中，在620℃的温度下烧结26min得到0.93(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-0.07SnO2体系陶瓷。
实施例5
本发明一种新型SnO2掺杂SrTiO3基陶瓷储能材料及其制备方法，其配方为0.91(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-0.09SnO2，其中x＝0.09。
步骤一：制备纯相SrTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3和纯相BaTiO3备用。按照摩尔比1:1称取SrCO3和TiO2混合形成混合物A；按照摩尔比1:1:4称取Bi2O3，Na2CO3和TiO2混合形成混合物B；按照摩尔比1:1称取BaCO3和TiO2混合形成混合物C。SrCO3，Bi2O3，Na2CO3，BaCO3和TiO2的纯度为99.0％以上。
步骤二：取混合物A、B、C、SnO2粉体分别与锆球石及去离子水，按照质量比为1:2:0.9、1:2:1.8、1:2:1.1混合后，采用行星式球磨机球磨23h，再在90℃烘干22h、压块后，置于箱式炉中分别于1135℃保温4小时，870℃保温3小时，1170℃保温4小时，分别形成SrTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3和NBT粉体，备用；
步骤三：按照化学计量式0.91(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-0.09SnO2取SrTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3、NBT粉体和SnO2粉体混合均匀形成全配料，并将此混合物与氧化锆球石、去离子水，按照质量比1:2.4:1.3混合后进行球磨23h、烘干，得到烘干料；
步骤四：将烘干料研磨过200目筛，形成过筛料；
步骤五：将步骤四得到的过筛料在210MPa的压强下，通过冷等静压压制成试样，并将制好的试样置于以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内，然后将氧化铝匣钵置于微波烧结炉中进行烧结得到烧结试样，其中烧结条件为：首先以2℃/min升温至200℃，然后以4℃/min升温至500℃，再以7℃/min升温至1000℃，接着以6℃/min升温至1260℃时保温4小时；之后，以7℃/min降温至1000℃，再以4℃/min降温至500℃，最后随炉冷却至室温；
步骤六：打磨、清洗步骤五得到的烧结试样，在打磨和清洗后的烧结试样正反两面均匀涂覆银电极浆料，将涂覆银电极的试样置于以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内，然后将氧化铝匣钵置于箱式炉中，在610℃的温度下烧结25min得到0.91(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-0.09SnO2体系陶瓷。
从图1至图6可以看出，图1显示了STNBTBT-Snx(x＝0,0.01,0.03,0.05,0.07和0.09)陶瓷的XRD图谱。所有样品中衍射峰的位置和强度是相似的。如图1(a)所示，所有的陶瓷都是单钙钛矿结构的固溶体，在所研究的组成范围内没有观察到第二相。图1(b)显示了在2θ＝45.8-46.3°处测量的STNBTBT-Snx陶瓷的相应的XRD图。所有(200)峰为单峰表明伪立方钙钛矿结构。当Sn4+的含量增加时，(200)峰明显向较低的衍射角移动，这应该归因于该陶瓷的晶格参数根据Bragg方程(2dsinθ＝nλ)的增大。这可能是由于较大的离子半径Sn4+(r＝0.0690nm)B位阳离子的浓度增加，这是以离子较小半径(r＝0.0605nm)Ti4+离子为代价的。图2显示了在最佳温度下烧结的STNBTBT-Snx陶瓷的抛光和热蚀刻表面的SEM显微照片。证明了所有的陶瓷具有高密度和低孔隙率。使用线性截距法，x＝0,0.01,0.03,0.05,0.07和0.09个样品的平均晶粒尺寸分别为2.5μm，2.1μm，1.6μm，1.3μm，1.0μm和0.8μm。正如所料，这一结果表明，SnO2替代STNBTBT是获得细晶粒陶瓷的关键因素。这种组成依赖的微观结构被认为是证明了同质替代溶质对晶粒生长的抑制作用。如图3所示的是STBTBT-Snx陶瓷在1kHz时的介电常数和介电损耗随温度变化曲线。随着SnO2含量的增加，最大介电常数对于的温度(Tm)向较低的温度转移，Tm值在1kHz时从x＝0时的-32℃下降到x＝0.09时的-82℃。同时，介电常数随着x的增加而减小。另外，对于所有组成，在-50℃至75℃的温度范围内介电损耗低(<0.02)，这对击穿强度有益。介电损耗峰值的位置也转移到较低的温度。本研究中峰移行为的出现可能是由于弱极性相的含量增加所致。从图4可知，放电(可回收)能量存储密度Jd可以根据下面的公式计算：
其中P和E是极化和电场，Pr是剩余极化。由放电/充电曲线和极化轴所包围的面积表示能量损失密度Jloss，其可以根据以下等式来计算：
储能效率(η)等于：
Jc是电荷储能密度。
图5描绘了在10Hz的施加频率下测量的所有样品的P-E磁滞回线，其被测量到它们的临界电场。随着Sn4+浓度的增加，BDS从17kV/mm逐渐增加到25.2kV/mm。随着击穿场的增加，没有发现巨大的P-E曲线，说明Sn4+含量的增加对击穿场附近P-E曲线的巨大变化起到抑制作用。由于Sn4+的加入和弱极性区域的增强，导致铁电有序性的长范围，样品显示纤细的P-E曲线。因此Pmax，Pr和矫顽磁场(Ec)随着x的增加而减小。与STNBTBT陶瓷(29.19μC/cm2)相比，x＝0.09陶瓷具有19.40μC/cm2的较低偏振。图6显示了所有STNBTBT-Snx陶瓷的储能密度和效率。从x＝0到x＝0.07，由于P-E曲线出现明显地压缩，Jd迅速增加。因此，在x＝0.07样品中，由于相对较高的BDS添加量，在24kV/mm的电场下获得了约2.25J/cm3的最高能量密度Jd和79.51％的高η。
Claims (9)
1.一种二氧化锡掺杂ST基储能材料，其特征在于，所述的二氧化锡掺杂ST基储能材料的化学计量式为(1-x)(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-xSnO2，其中x＝0.01～0.09，x为摩尔百分数。
2.一种二氧化锡掺杂ST基储能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：按照摩尔比分别称量相应质量的Na2CO3、Bi2O3、SrCO3、TiO2、BaCO3，合成SrTiO3粉体，Na0.5Bi0.5TiO3粉体与BaTiO3粉体，然后按照化学计量式(1-x)(0.45SrTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3-0.35BaTiO3)-xSnO2，x＝0.01～0.09，x为摩尔百分数，取SrTiO3粉体、Bi0.5Na0.5TiO3粉体、BaTiO3粉体与SnO2粉体混合均匀形成全配料；
步骤二：将全配料与氧化锆球石、去离子水混合后进行球磨、烘干、过筛，形成过筛料；
步骤三：将步骤二得到的过筛料在200～220MPa的压强下，通过冷等静压压制成试样，并将制好的试样进行高温烧结得到烧结试样；
步骤四：打磨、清洗步骤三得到的烧结试样，在打磨和清洗后的烧结试样正反两面均匀涂覆银电极浆料，将涂覆银电极的试样进行烧结得到二氧化锡掺杂ST基储能材料。
3.根据权利要求2所述的一种二氧化锡掺杂ST基储能材料的制备方法，其特征在于，步骤一中SrTiO3粉体的制备步骤包括：首先按照摩尔比1:1称取SrCO3和TiO2混合形成混合物A；然后取混合物A、锆球石及去离子水，按照质量比为1:2:(0.8～1)混合后依次进行球磨、烘干和压块，最后于1120～1150℃保温3.5～4小时，得到纯相的SrTiO3粉体。
4.根据权利要求2所述的一种二氧化锡掺杂ST基储能材料的制备方法，其特征在于，步骤一中Na0.5Bi0.5TiO3粉体的制备步骤包括：首先按照摩尔比1:1:4称取Bi2O3、Na2CO3和TiO2混合形成混合物B；然后取混合物B、锆球石及去离子水，按照质量比为1:2:(1.7～2)混合后依次进行球磨、烘干和压块，最后于840～880℃保温3～4小时，得到纯相的Na0.5Bi0.5TiO3粉体。
5.根据权利要求2所述的一种二氧化锡掺杂ST基储能材料的制备方法，其特征在于，步骤一中BaTiO3粉体的制备步骤包括：首先按照摩尔比1:1称取BaCO3和TiO2混合形成混合物C；然后取混合物C、锆球石及去离子水按照质量比为1:(1.9～2.0):(1～1.2)混合后依次进行球磨、烘干和压块，最后于1150～1200℃保温3.5～4小时，得到纯相的BaTiO3粉体。
6.根据权利要求2所述的一种二氧化锡掺杂ST基储能材料的制备方法，其特征在于，步骤二中将全配料与氧化锆球石、去离子水，按照质量比1:(2～2.5):(1～1.5)混合后进行球磨。
7.根据权利要求2所述的一种二氧化锡掺杂ST基储能材料的制备方法，其特征在于，步骤二中过筛目数为200目。
8.根据权利要求2所述的一种二氧化锡掺杂ST基储能材料的制备方法，其特征在于，步骤三中的烧结条件为：首先以2～4℃/min升温至200℃，然后以4～5℃/min升温至500℃，再以5～7℃/min升温至1000℃，接着以5～6℃/min升温至1250～1260℃时保温3～4小时；之后，以5～7℃/min降温至1000℃，再以4～5℃/min降温至500℃，最后随炉冷却至室温。
9.根据权利要求2所述的一种二氧化锡掺杂ST基储能材料的制备方法，其特征在于，步骤四中的烧结条件为：在600～650℃的温度下烧结20～30min。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN115028194A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-09-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于第一性原理设计金属离子掺杂改善银与氧化锡润湿性的方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5337209A (en) * | 1992-09-10 | 1994-08-09 | Martin Marietta Corporation | High energy density lead magnesium niobate-based dielectric ceramic and process for the preparation thereof |
| JP2010150060A (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Nihon Ceratec Co Ltd | 非鉛系圧電セラミックス、積層型圧電デバイスおよび非鉛系圧電セラミックスの製造方法 |
| US8263515B2 (en) * | 2009-08-29 | 2012-09-11 | Fatih Dogan | Nanostructured dielectric materials for high energy density multi layer ceramic capacitors |
| CN106587997A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-04-26 | 陕西科技大学 | 一种SrTiO3基无铅高储能密度陶瓷材料及其制备方法 |
| CN106699170A (zh) * | 2017-02-21 | 2017-05-24 | 陕西科技大学 | 一种钛酸锶基无铅高储能密度高储能效率陶瓷材料及其制备方法 |
-
2017
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5337209A (en) * | 1992-09-10 | 1994-08-09 | Martin Marietta Corporation | High energy density lead magnesium niobate-based dielectric ceramic and process for the preparation thereof |
| JP2010150060A (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Nihon Ceratec Co Ltd | 非鉛系圧電セラミックス、積層型圧電デバイスおよび非鉛系圧電セラミックスの製造方法 |
| US8263515B2 (en) * | 2009-08-29 | 2012-09-11 | Fatih Dogan | Nanostructured dielectric materials for high energy density multi layer ceramic capacitors |
| CN106587997A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-04-26 | 陕西科技大学 | 一种SrTiO3基无铅高储能密度陶瓷材料及其制备方法 |
| CN106699170A (zh) * | 2017-02-21 | 2017-05-24 | 陕西科技大学 | 一种钛酸锶基无铅高储能密度高储能效率陶瓷材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| QIAN ZHANG ET AL.: "Effect of SnO2 concentration on the dielectric properties of BaTiO3–(Sr1-1.5xBix)TiO3 ceramics", 《MATERIALS CHEMISTRY AND PHYSICS》 * |
| 李红耘 等: "SnO2掺杂对SrTiO3环形压敏电阻性能的影响", 《电磁避雷器》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115028194A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-09-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于第一性原理设计金属离子掺杂改善银与氧化锡润湿性的方法 |
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