钛酸锶钡/氧化锆陶瓷电容器的制备及其电性能研究
发布时间：2021-01-31 12:28
电介质陶瓷电容器具有充放电速度快、功率密度高、安全可靠和抗循环老化能力强的特点,但是储能密度低、储能效率低限制着其应用性。本论文采用溶胶-凝胶法和草酸盐沉淀法制备了不同比例的钛酸锶钡（BST）/氧化锆（ZrO2）复合粉体及陶瓷,n（BST）/n（ZrO2）比分别为4/1、8/1、12/1、16/1、20/1和24/1,研究了BST粉体不同球磨时间对BST/ZrO2陶瓷物相、形貌和介电性能的影响,对比研究了两步烧结法、传统烧结法和埋粉烧结法对不同组分BST/ZrO2陶瓷的物相、形貌、介电和储能特性的影响。主要工作如下:首先,采用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿相的BST粉体并利用球磨工艺进一步细化了BST粉体,研究了聚乙二醇400含量对BST颗粒在溶液中分散性的影响,确定了1.2wt%为最佳用量;采用草酸盐沉淀法制备了四方相的氧化锆粉体,采用改进的草酸盐沉淀法制备了不同n（BST）/n（ZrO2）的BST/ZrO2复合粉体,物相分析和EDS mapping分析结果表...
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电容器充电原理图
（a） （b） （c）图1-2 线性电介质、铁电电介质和反铁电电介质材料的电滞回线图如图1-2（a）所示，线性电介质材料的极化强度与电场是线性关系，其极化强度和电场满足关系： = 0 （1.7）其放电过程不存在能量损耗，储能效率几乎为100%，将上式带入式（1.6）得线性电介质材料的储能密度 =12 0 2（1.8）由上式可知线性电介质的储能密度与介电常数和击穿场强的平方成正比。最近几年研究比较广泛的线性电介质材料主要包括TiO2[18, 19]、SrTiO3[20, 21]、CaTiO3[22, 23]等，它们的耐电压特性一般比较优良，但其介电常数较低。如图1-2（b）、（c）所示铁电材料和反铁电材料的极化强度随电场的变化呈非线性关系。当电容器充电时，两端施加的电场0从增加到Emax，极化强度也从变化0到Pmax, 充电能量密度 = ∫ 0（1.9）放电时电场强度的值从Emax降低到0时
1.3 钛酸锶钡的性质及其研究现状1.3.1 钛酸锶钡的晶体结构图1-3 钛酸锶钡晶体结构示意图钛酸钡和钛酸锶都是ABO3型钙钛矿结构化合物，具有优良的介电性能。其中钛酸钡为典型的铁电体，随温度变化它会发生五个相变，其常温下为铁电相，居里温度为120℃介电常数较高。钛酸锶[73, 74]室温下是顺电相，结构稳定，居里温度为-250℃，介电损耗低，耐电压强度较高[71]。钛酸钡和钛酸锶可以形成无限固溶体钛酸锶钡（Ba1-xSrxTiO3），
【参考文献】：
期刊论文
[1]储能用无铅铁电陶瓷介质材料研究进展[J]. 张光祖,赵阳阳,许积文,姜胜林. 现代技术陶瓷. 2018(04)
[2]ZrO2掺杂对BaTiO3陶瓷结构和介电性能的影响[J]. 郑玉,王森,赵青,张卓,陈祺. 中国陶瓷工业. 2017(02)
[3]氧化锆掺杂BaTiO3陶瓷显微结构和介电性能研究[J]. 焦更生,卢国锋,李桂. 材料导报. 2014(08)
[4]埋粉烧结对BaTiO3陶瓷性能的影响[J]. 张文峰,燕青芝,宿新泰,葛昌纯. 硅酸盐通报. 2006(01)
[5]氮化硅粉体的行星式球磨工艺研究[J]. 黄智勇,王翔,刘学建,黄莉萍,张培志,陈晓阳. 陶瓷科学与艺术. 2003(06)
硕士论文
[1]钛酸锶钡/氧化锆复合材料制备及其性能研究[D]. 刘艳秋.西北大学 2017
[2]锆钛酸锶钡陶瓷成分调制与电学性能研究[D]. 李垚.山东大学 2017
[3]放电等离子体烧结制备高储能密度钛酸锶钡/氧化铝复相陶瓷[D]. 蒋小超.浙江大学 2017
[4]储能用陶瓷与聚合物复合材料性能研究[D]. 付靖.北京工业大学 2016
[5]钛酸锶钡(Ba1-xSrxTiO3)高介电陶瓷的制备及性能研究[D]. 张娟.江苏大学 2016
[6](1-x)BaTiO3-xBiYO3介电陶瓷储能特性的研究[D]. 姚宗影.电子科技大学 2016
[7]放电等离子烧结法制备高储能密度的钛酸锶钡基陶瓷[D]. 邱维君.浙江大学 2016
[8]SiO2包覆BaTiO3粉体及其对陶瓷材料储能特性的影响[D]. 张益鸣.武汉理工大学 2015
[9]钛酸锶钡储能陶瓷的低温烧结和介电性能研究[D]. 汪羽.景德镇陶瓷学院 2015
[10]微波水热合成钛酸钡纳米粉体[D]. 罗昆鹏.西安科技大学 2009
本文编号：3010870
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电容器充电原理图
（a） （b） （c）图1-2 线性电介质、铁电电介质和反铁电电介质材料的电滞回线图如图1-2（a）所示，线性电介质材料的极化强度与电场是线性关系，其极化强度和电场满足关系： = 0 （1.7）其放电过程不存在能量损耗，储能效率几乎为100%，将上式带入式（1.6）得线性电介质材料的储能密度 =12 0 2（1.8）由上式可知线性电介质的储能密度与介电常数和击穿场强的平方成正比。最近几年研究比较广泛的线性电介质材料主要包括TiO2[18, 19]、SrTiO3[20, 21]、CaTiO3[22, 23]等，它们的耐电压特性一般比较优良，但其介电常数较低。如图1-2（b）、（c）所示铁电材料和反铁电材料的极化强度随电场的变化呈非线性关系。当电容器充电时，两端施加的电场0从增加到Emax，极化强度也从变化0到Pmax, 充电能量密度 = ∫ 0（1.9）放电时电场强度的值从Emax降低到0时
1.3 钛酸锶钡的性质及其研究现状1.3.1 钛酸锶钡的晶体结构图1-3 钛酸锶钡晶体结构示意图钛酸钡和钛酸锶都是ABO3型钙钛矿结构化合物，具有优良的介电性能。其中钛酸钡为典型的铁电体，随温度变化它会发生五个相变，其常温下为铁电相，居里温度为120℃介电常数较高。钛酸锶[73, 74]室温下是顺电相，结构稳定，居里温度为-250℃，介电损耗低，耐电压强度较高[71]。钛酸钡和钛酸锶可以形成无限固溶体钛酸锶钡（Ba1-xSrxTiO3），
【参考文献】：
期刊论文
[1]储能用无铅铁电陶瓷介质材料研究进展[J]. 张光祖,赵阳阳,许积文,姜胜林. 现代技术陶瓷. 2018(04)
[2]ZrO2掺杂对BaTiO3陶瓷结构和介电性能的影响[J]. 郑玉,王森,赵青,张卓,陈祺. 中国陶瓷工业. 2017(02)
[3]氧化锆掺杂BaTiO3陶瓷显微结构和介电性能研究[J]. 焦更生,卢国锋,李桂. 材料导报. 2014(08)
[4]埋粉烧结对BaTiO3陶瓷性能的影响[J]. 张文峰,燕青芝,宿新泰,葛昌纯. 硅酸盐通报. 2006(01)
[5]氮化硅粉体的行星式球磨工艺研究[J]. 黄智勇,王翔,刘学建,黄莉萍,张培志,陈晓阳. 陶瓷科学与艺术. 2003(06)
硕士论文
[1]钛酸锶钡/氧化锆复合材料制备及其性能研究[D]. 刘艳秋.西北大学 2017
[2]锆钛酸锶钡陶瓷成分调制与电学性能研究[D]. 李垚.山东大学 2017
[3]放电等离子体烧结制备高储能密度钛酸锶钡/氧化铝复相陶瓷[D]. 蒋小超.浙江大学 2017
[4]储能用陶瓷与聚合物复合材料性能研究[D]. 付靖.北京工业大学 2016
[5]钛酸锶钡(Ba1-xSrxTiO3)高介电陶瓷的制备及性能研究[D]. 张娟.江苏大学 2016
[6](1-x)BaTiO3-xBiYO3介电陶瓷储能特性的研究[D]. 姚宗影.电子科技大学 2016
[7]放电等离子烧结法制备高储能密度的钛酸锶钡基陶瓷[D]. 邱维君.浙江大学 2016
[8]SiO2包覆BaTiO3粉体及其对陶瓷材料储能特性的影响[D]. 张益鸣.武汉理工大学 2015
[9]钛酸锶钡储能陶瓷的低温烧结和介电性能研究[D]. 汪羽.景德镇陶瓷学院 2015
[10]微波水热合成钛酸钡纳米粉体[D]. 罗昆鹏.西安科技大学 2009
本文编号：3010870
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