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高效电容器用钛酸锶铋基无铅陶瓷材料及其制备方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2022-05-03 20:03:47
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：浙江省温州市| 姚情秘 | 2023-01-12 11:01:29
本发明涉及高效电容器用钛酸锶铋基无铅陶瓷材料及其制备方法，属于电能储存材料领域。采用固相合成方法，以弛豫铁电体材料SrBiTiO为基础，在钙钛矿结构的B位掺入一定摩尔比的Nb与Ni异价元素增加其电荷无序性，得到一种新型的复合陶瓷，其化学式是(1‑x)SrBiTiO‑xBi(NiNb)O，其中0≤x≤0.15。本发明获得的储能陶瓷材料，其主要性能参数可恢复储能密度W达到了4.19‑5.98J/cm，储能效率η高达92.6‑98.6％。本发明工艺流程简单，适合工业化生产，同时符合当前无铅环保的要求。
针对上述技术不足，本发明的目的是提供一种高效电容器用钛酸锶铋基无铅陶瓷材料及其制备方法，采用固相合成方法，以弛豫铁电体材料Sr0 .7Bi0 .2TiO3为基础，在钙钛矿结构的B位掺入一定摩尔比的Nb与Ni异价元素增加其电荷无序性，得到一种新型的复合陶瓷，其化学式是(1‑x)Sr0 .7Bi0 .2TiO3‑xBi(Ni2/3Nb1/3)O3，B位引入诱导形成极性纳米微区，获得低的剩余极化强度产生纤细的电滞回线；进一步的通过两步烧结方法减小其晶粒尺寸，提高其致密性，进而提高其击穿强度，不但拓展了掺杂改性的研究方向，优化了烧结工艺，而且制备出了一种有应用潜力的无铅储能陶瓷。
目前，主要的电储能装置有电池、电介质电容器和电化学电容器等。这些储能设备在能量密度和功率密度上有明显的不同，这是由于它们的储能机制和充放电过程不同引起的。和其他的储能设备相比而言，介电电容器可以在一个极短的时间周期内(纳秒到微秒级别)将电能释放出来并产生巨大的脉冲电流或者电压，这也使得电介质电容器在脉冲功率电子系统中有着巨大的应用潜力。而且，与电化学电容器和电池不同，电介质电容器在充放电过程中不涉及化学反应，这使得介电电容器具有良好的热稳定性和化学稳定性并可以在高压环境下运行(几百到几千伏特)较长的时间。
白王峰，男， 1985年出生，陕西渭南人，2009年保送至同济大学进行硕士学习， 2014年博士毕业于同济大学功能材料研究所， 2014-至今在杭州电子科技大学从事教学科研工作。目前主要从事电子信息材料包括驱动器、换能器以及电介质电容器的材料制备与筛选研究工作，发表相关的学术论文45余篇，其中第一作者或通讯作者发表本领域SCI论文30余篇 (2篇ESI Top1%高被引论文和1篇热点论文)。授权国家发明专利4项。
本发明所述的制备工艺简单、制备成本低、重复性好，适合大批量产业化生产，有望在在高功率微波武器、激光武器、电磁发射器、混合动力电动车等脉冲功率体系中得到广泛应用。
技术合作，遣派学者专家到国外或者其他地区的高校，研究机构或者生产企业与对方的学者，专家合作进行研究设计，或者双方学者，专家轮流到对方学校，研究机构或者企业进行研究。
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