鉛基反鐵電多層陶瓷電容器制備與儲能行為研究.pdf

1、反鐵電體（AFE）由于其獨特的電場、溫度及應(yīng)力誘導(dǎo)相變，在其發(fā)生反鐵電-鐵電相變的期間會出現(xiàn)極化強度、晶胞體積、電流等的變化，因而有望在高能存儲、制冷器件等領(lǐng)域中得到應(yīng)用。
　　本文首先采用固相燒結(jié)法，選取(Pb0.92Ba0.05La0.02)(Zr0.68Sn0.27Ti0.05)O3（PBLZST）反鐵電組分通過設(shè)定不同溫度來確定最合適的燒結(jié)溫度進而制備出性能較好的反鐵電陶瓷。并通過電滯回線積分法和直接測試法計算材料的儲能密

2、度，為了進一步提高反鐵電陶瓷的儲能性能，本文采用微波燒結(jié)法和添加助燒劑的方法，對PBLZST陶瓷的制備工藝進行優(yōu)化。研究發(fā)現(xiàn)，相對傳統(tǒng)固相燒結(jié)法，通過微波燒結(jié)法制備的陶瓷材料其擊穿強度為95kV/cm儲能的密度為1.3J/cm3，這個結(jié)果是固相燒結(jié)法的2.16倍。在此基礎(chǔ)上選取PbO-B2O3-SiO2玻璃作為助燒劑并對其不同的添加量對陶瓷的介電和儲能行為影響作了系統(tǒng)的研究。通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)添加量為3wt%時材料的BDS可以達到125k

3、V/cm相應(yīng)的儲能密度達到2.3J/cm3，在此時的儲能效率為76.8%，進一步提高了陶瓷的儲能密度。
　　其次，針對(Pb0.92Ba0.05La0.02)(Zr0.68Sn0.27Ti0.05)O3（PBLZST）反鐵電厚膜的介電和儲能行為做了相應(yīng)的實驗研究，并通過流延制膜法成功制備了PBLZST AFE厚膜。并對其不同膜厚對樣品的介電常數(shù)和儲能密度展開詳細研究。研究發(fā)現(xiàn)隨著膜厚逐漸增加，膜的性能降低。當(dāng)厚度為40μm時反鐵電

4、厚膜的儲能密度最大可達6.8J/cm3，儲能效率61.2%。
　　最后，本文結(jié)合上述工作的研究結(jié)果，展開了對PBLZST AFE陶瓷多層電容器（MLCC）的實驗研究。研究結(jié)果表明，隨著介電層層數(shù)的增加PBLZST MLCC的儲能密度逐漸降低。隨著Dy3+摻雜量增加，選取組分(Pb0.92-xBa0.05La0.02Dyx)(Zr0.68Sn0.27Ti0.05)O3 MLCC在x=0.04，300kV/cm場強下，計算得到理論密度