儲能用鈦酸鍶鋇基弛豫鐵電陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、隨著電子工業(yè)的發(fā)展，在電網(wǎng)系統(tǒng)、脈沖功率技術(shù)以及混合動力車等領(lǐng)域迫切需求一種能夠提供高功率、迅速充放電、儲能密度高的電介質(zhì)材料。本文選用鈦酸鍶鋇為研究對象，研究了基體組成、鉍離子取代、CaZrO3摻雜及制備工藝對(Ba,Sr)TiO3陶瓷的相組成、顯微結(jié)構(gòu)、介電性能、耐壓和儲能特性的影響，探討了材料結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系。
　　用傳統(tǒng)固相法制備了(BaxSr1-x)0.85Bi0.1TiO3陶瓷，并研究了其儲能特性。研究發(fā)現(xiàn)隨鋇含量

2、增加，室溫下，擊穿場強(qiáng)遞減，介電常數(shù)增加。材料的居里溫度從低溫向室溫偏移，P-E曲線呈現(xiàn)電滯回線響應(yīng)，儲能效率降低。在鋇鍶比小于4:1時(shí)，室溫下的介電損耗均保持在較低水平，在10-4數(shù)量級。當(dāng)鋇鍶比升高到4:1，介電損耗升高到接近10-3數(shù)量級，儲能效率降低到69.35％，而且介電常數(shù)在室溫附近的溫度穩(wěn)定性變差。
　　研究了Bi含量對(Ba0.6Sr0.4)1-3/2xBixTiO3陶瓷（0.4≤x≤1.0）結(jié)構(gòu)、介電性能及儲能特

3、性的影響。XRD結(jié)果表明，當(dāng)Bi的含量在所有組分內(nèi)，Bi均可固溶到(Ba0.6Sr0.4) TiO3晶格中，陶瓷為單一的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。Bi3+的引入，可以促進(jìn)燒結(jié)，降低陶瓷燒結(jié)溫度。隨著鉍含量增加，居里峰被壓縮展寬并向低溫方向移動，材料弛豫特性增強(qiáng)，弛豫因子升高，相應(yīng)地儲能效率也得到升高。當(dāng)x從0.4增加至1.0時(shí)，陶瓷材料的儲能效率從60.80%上升到75.74%（E=70kV/cm）。與此同時(shí)，隨著Bi含量的增加，陶瓷的擊穿場強(qiáng)略微增

4、加，室溫介電常數(shù)減小，損耗降低。
　　研究了CaZrO3摻雜的(Ba0.6Sr0.4)0.85Bi0.1TiO3陶瓷的結(jié)構(gòu)及介電性能。發(fā)現(xiàn)隨CaZrO3摻雜量增加，樣品的擊穿場強(qiáng)（Eb）顯著增強(qiáng)，當(dāng)摻雜量為7.5 wt%時(shí)，Eb達(dá)到19.9kV/mm；隨著摻雜量的繼續(xù)增加，擊穿場強(qiáng)有所下降。同時(shí)，CaZrO3摻雜還能加強(qiáng)材料的弛豫特性，當(dāng)添加量重量比為5%時(shí)，弛豫因子達(dá)到最大值1.78，此時(shí)儲能效率也最高。
　　為滿足實(shí)際應(yīng)