一种钛酸钡基陶瓷及其制备方法、储能器件

本申请属于钛酸钡基陶瓷材料领域，具体涉及一种钛酸钡基陶瓷及其制备方法、储能器件。

背景技术：

1、随着可再生能源的广泛应用，储能技术成为关键技术之一。传统的电化学储能低温下电荷迁移被抑制，高温下电解质分解，通常只能在-40℃-60℃这一有限的温度范围使用。介电电容器作为高功率电子系统的核心组件，具有超快的充放电速率和优越的功率密度等优点；同时，基于电场诱导的局部偶极极化的储能机制，在极端环境下如深空探测温度低至-90℃，航空航天电子、油井勘探温度高至300℃，具有更广泛的储能应用潜力。极端环境下高储能密度需要介电电容器的关键材料电介质在宽温域内同时满足高且稳定的极化/介电响应、低介电损耗。然而，电介质通常伴有温度依赖的相变和热诱导的能量损耗使得介电响应的不稳定和显著增加的能量损耗，从而导致高能量密度和温度稳定性难以同时兼得。因此，改善电介质宽温域内介电响应的稳定性，从而同时实现高储能性能以及宽温域内温度不敏感性，对于电介质来说仍然是一个巨大的挑战。

技术实现思路

1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请的目的在于提出一种钛酸钡基陶瓷及其制备方法、储能器件。

2、本申请第一方面提出了一种钛酸钡基陶瓷。根据本申请的实施例，所述钛酸钡基陶瓷化学式如下所示：

3、0.48(ba0.76ca0.2sr0.04tio3)-(0.52-x)bi(mg0.5ti0.5)o3-x(0.88nanbo3-0.12catio3)；其中，0

4、本申请上述实施例的钛酸钡基陶瓷。在现有钛酸钡基陶瓷基础上，本申请通过同时引入适宜比例的bi(mg0.5ti0.5)o3和0.88nanbo3-0.12catio3，两者协同增效，实现了钛酸钡基陶瓷在-70℃-300℃宽温区内保持优异的介电储能性能和高温稳定性，弥补了现有技术的不足。

5、另外，根据本申请上述实施例的钛酸钡基陶瓷还可以具有如下附加的技术特征：

6、在本申请的一些实施例中，所述x的取值为0.1-0.18。

7、在本申请的一些实施例中，于-70℃-300℃范围内，所述钛酸钡基陶瓷的相对介电常数≥600。

8、在本申请的一些实施例中，于-70℃-300℃范围内，所述钛酸钡基陶瓷的总电容量偏差＜10%。

9、本申请的第二方面提出了一种第一方面所述钛酸钡基陶瓷的制备方法。根据本申请的实施例，包括以下步骤：

10、包括以下步骤：

11、按照钛酸钡基陶瓷化学式所示化学计量比进行称量各金属源，加入助磨剂进行第一球磨，得到第一混料；

12、将所述第一混料干燥后进行第一烧结，得到第二混料；

13、向所述第二混料中加入助烧剂和助磨剂进行第二球磨，得到第三混料；

14、将所述第三混料干燥后加入粘结剂进行压制成型和第二烧结，得到生胚；

15、将所述生胚进行第三烧结，得到所述钛酸钡基陶瓷。由此，本申请通过将金属前驱体进行球磨混合和烧结处理工艺，获得了在-70℃-300℃宽温区内兼具优异的介电储能性能和高温稳定性的钛酸钡基陶瓷。同时，该制备方法操作简单，无需额外特定设备，适合工业化生产。

16、另外，根据本申请上述实施例的一种第一方面所述钛酸钡基陶瓷的制备方法还可以具有如下附加的技术特征：

17、在本申请的一些实施例中，所述金属源包括金属的氧化物、金属的碳酸盐，所述助磨剂包括乙醇。

18、在本申请的一些实施例中，所述第一烧结的工作条件参数包括：温度为800℃-900℃，时间为2.5h-4h。

19、在本申请的一些实施例中，所述第二烧结的工作条件参数包括：温度为550℃-650℃，时间为2.5h-4h；

20、所述粘结剂包括聚乙烯醇，所述助烧剂包括mno2，所述压制成型的工作条件参数包括：压力为150mpa-250mpa，时间为5min-15min。

21、在本申请的一些实施例中，所述第二烧结的工作条件参数包括：温度为1050℃-1200℃，时间为1.5h-4h。

22、本申请的第三方面提出了一种储能器件。根据本申请的实施例，包括第一方面所述的钛酸钡基陶瓷或采用第二方面所述的钛酸钡基陶瓷的制备方法制得的钛酸钡基陶瓷。由此，该储能器件具有前述钛酸钡基陶瓷的全部特征及优点，在此不再赘述。

23、本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

1.一种钛酸钡基陶瓷，其特征在于，化学式如下所示：

2.根据权利要求1所述的钛酸钡基陶瓷，其特征在于，所述x的取值为0.1-0.18。

3.根据权利要求1或2所述的钛酸钡基陶瓷，其特征在于，于-70℃-300℃范围内，所述钛酸钡基陶瓷的相对介电常数≥600。

4.根据权利要求1或2所述的钛酸钡基陶瓷，其特征在于，于-70℃-300℃范围内，所述钛酸钡基陶瓷的总电容量偏差＜10%。

5.一种权利要求1-4任一项所述的钛酸钡基陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的钛酸钡基陶瓷的制备方法，其特征在于，所述金属源包括金属的氧化物、金属的碳酸盐，所述助磨剂包括乙醇。

7.根据权利要求5所述的钛酸钡基陶瓷的制备方法，其特征在于，所述第一烧结的工作条件参数包括：温度为800℃-900℃，时间为2.5h-4h。

8.根据权利要求5所述的钛酸钡基陶瓷的制备方法，其特征在于，所述第二烧结的工作条件参数包括：温度为550℃-650℃，时间为2.5h-4h；

9.根据权利要求5所述的钛酸钡基陶瓷的制备方法，其特征在于，所述第三烧结的工作条件参数包括：温度为1050℃-1200℃，时间为1.5h-4h。

10.一种储能器件，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的钛酸钡基陶瓷或采用权利要求5-9任一项所述的钛酸钡基陶瓷的制备方法制得的钛酸钡基陶瓷。