钙钛矿型陶瓷储能电容器材料低温烧结工艺研究

发布时间：2020-08-03 12:52

【摘要】：钙钛矿型陶瓷储能电容器材料以其高功率密度,高放电效率等优点是脉冲储能器件的理想材料,而较高的烧结温度不利于多层陶瓷电容器的工业生产及实际应用。现有钙钛矿型介质储能材料主要可分为无铅和含铅两个体系。本论文采用烧结助剂对BaTiO_3-Nb_2O_5-NiO,Sr_(0.8)Pb_(0.095)Bi_(0.07)TiO_3钙钛矿型储能陶瓷低温烧结工艺进行研究,以期在较低的烧结温度下获得较好的性能。采用传统固相烧结法制备了BaTiO_3-Nb_2O_5-NiO陶瓷,研究了不同NiNb_2O_6掺杂量对体系物相结构,微观形貌,介电性能及储能特性的影响。当NiNb_2O_6掺杂量为1.0 mol%,烧结温度为1310℃时,介电常数为4208,介电损耗为0.008,得到了最佳的“壳-芯”结构,对其进行温度稳定性测试,满足X7R电容器标准。在此基础上,研究了不同种类烧结助剂对其低温烧结样品性能的影响,而后对烧结助剂添加量及烧结工艺进行研究。选用2号烧结助剂,添加量为3 wt%,烧结温度为1110℃时,储能密度为0.194 J/cm~3,储能效率为74.33%。得到了最佳介电性能和储能特性的低温烧结陶瓷样品及其低温烧结工艺。研究了升温速率,保温时间,烧结温度,降温速率等烧结工艺参数对Sr_(0.8)Pb_(0.095)Bi_(0.07)TiO_3陶瓷物相结构,微观形貌,介电性能及储能特性的影响,得到了最佳的烧结工艺。在此基础上,研究了烧结助剂添加量及烧结工艺对低温烧结样品性能的影响。烧结助剂的添加量为1.8 wt%,烧结温度为1110℃,在50 kV/cm的电场强度下,储能密度为0.228 J/cm~3,放电效率为94.2%。对其进行放电性能测试,放电时间为140 ns,功率密度为5.2×10~7 W/kg。得到了高功率密度,高放电效率的储能介质材料的低温烧结工艺制度。对其进行温度稳定性测试,满足Y5V电容器标准。
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ174.65
【图文】：

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【参考文献】