高储能密度薄膜电容器中钛酸锶钡和铌酸锌铋的制备及其特性研究

发布时间：2025-02-06 14:41

　　虽然风能、太阳能、潮汐能等新能源被转化为电能缓解了能源危机,但电能储存技术问题一直没有解决。电容器是电能存储的核心单元,传统电容器因为其体积大,储能密度低且损耗大已经严重阻碍了上述行业的发展。高储能密度薄膜电容器中介电薄膜材料介电常数大、损耗较低且击穿电压高,可以使储能电容器体积更小,储能密度更大且使用寿命更长。本文通过溶胶-凝胶法制得了两种可用于薄膜电容器中的介质薄膜钛酸锶钡和铌酸铋锌。钙钛矿结构的钛酸锶钡Ba_0.5Sr_0.5TiO₃（BST）和焦绿石结构的铌酸铋锌Bi_1.5ZnNb_1.5O₇（BZN）介质薄膜材料都具有介电常数高、正切损耗低、储能密度大和透光率高等优点。在制备BST介质薄膜和BZN介质薄膜时,研究了不同退火温度对BST的结构与性能的影响和前驱液pH值对BZN的结构与性能的影响,建立了材料组分、晶体结构、介电性能、储能密度与透过率之间的联系。主要研究内容和结果如下:（1）采用改进的溶胶-凝胶法在FTO玻璃基底上制备了BST介质薄膜,解释了溶...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1(a)复合颗粒的制备流程示意图(b)BT@BN复合颗粒TEM照片

中北大学学位论文6此开发环保材料作为铅基弛豫铁电材料的替代品成为主流研究趋势。目前很多科研人员都在做关于无铅电介质储能材料的研究，并且在这方面已取得了很大的进展[16,18,26]。中国科学院的罗遂斌等人将BNNS（氮化硼纳米片）与BT（钛酸钡）纳米颗粒的分散液进行混合和抽滤后，....

图1-3不同掺杂比例复合材料的储能密度Fig.1-3Energystoragedensityofcompositeswithdifferentdopingratios

中北大学学位论文9了室温击穿场强和能量密度。可恢复能量密度为0.17J/cm3，介质击穿强度高达150KV/cm。研究证明BST陶瓷有一定的能量密度，这些可能是未来电容器应用的强有力的候选材料[1]。1.3.2BZN材料储能的研究现状西安科技大学的LiHe等人通过掺杂Bi1.5Z....

图2-5XRD立式测角仪Fig.2-5XRDverticalgoniometer

中北大学学位论文262.4薄膜性能测试2.4.1XRDXRD（diffractionofx-rays）即X射线衍射，最早是由19世纪德国物理学家劳厄（M.vonLaue）设想出来的，随后经过英国物理学家布拉格父子大量实验验证，才广泛用于检测晶体结构。晶体是由不同原子组成的晶胞结合....

图2-7介电性能测试原理(a)真空介电性能测试(b)电介质介电性能测试Fig.2-7Dielectricpropertytestprinciple(a)Vacuumdielectricpropertytest

中北大学学位论文28切损耗可以表征电介质样品在极化和电导过程中储存电荷的能力。介电常数还可以体现电介质在电场下的极化参数，所以对电介质样品进行介电性能的测试，分析样品产生正切损耗对表征样品的质量非常重要。正切损耗可以反映出电介质的正切损耗，是电介质在单位时间内每单位体积中将电能转....

本文编号：4030521