核殼結(jié)構(gòu)鈦酸鋇陶瓷粉體的制備摻雜改性及其電性能的研究.pdf

1、受制于石油資源和環(huán)保壓力,近年來各國都在大力發(fā)展性能優(yōu)異的儲能元件。而傳統(tǒng)的電池一般存在局限性,難以滿足大容量能量儲存的需要。陶瓷超級電容器具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、比容量高、介電損耗低、價格便宜等諸多優(yōu)點。在同軸電纜傳輸系統(tǒng)中以及風(fēng)力發(fā)電和電動汽車領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。為了在這些應(yīng)用領(lǐng)域良好的發(fā)揮作用,首先要求多層陶瓷電容器的占地面積必須要小,因此要使得制備的陶瓷介電常數(shù)盡可能的高,介電常數(shù)越高,陶瓷電容器的體積可以做的越小。提高介電常

2、數(shù)的同時也要降低介電損耗,這就可以在高壓和高功率的條件下,對陶瓷電容器提高無功功率補(bǔ)償。陶瓷電容器在高壓和高功率條件下,往往由于擊穿不能工作,所以也需要提高其耐壓性能。
　　作者針對上述問題,基于鈦酸鋇基的陶瓷粉體,進(jìn)行了摻雜和置換改性,并且在此基礎(chǔ)上包覆了納米氧化鋁和鈣鎂鋁硅酸鹽玻璃,進(jìn)行了雙層核殼結(jié)構(gòu)的包覆改性。主要內(nèi)容和研究結(jié)論如下:
　?、俜謩e對BaTiO3粉體進(jìn)行摻雜和置換改性,通過對BaTiO3陶瓷進(jìn)行摻雜、置換

3、改性,解決BaTiO3陶瓷的介電常數(shù)在工作區(qū)域呈現(xiàn)不穩(wěn)定變化問題以及提高介電常數(shù)和拓寬居里峰。經(jīng)過溶膠凝膠法摻雜置換后的BaTiO3粉體于1050℃燒結(jié)時介電常數(shù)最大,可以達(dá)到9330,不管燒結(jié)溫度為多少,其介電常數(shù)隨頻率的變化很小,非常穩(wěn)定。同時,其介電損耗也很小,約為0.002,可滿足其在多層陶瓷電容器上的應(yīng)用要求。
　?、诓捎萌苣z-凝膠法,以Al(OC3H7)3作為鋁源,HNO3為膠溶劑,在85℃利用Sol-gel法在半徑約

4、為300nm的BaTiO3的表面成功的包覆了一層厚度約為10nm的Al2O3。并結(jié)合XRD圖猜測了包覆機(jī)理。同時結(jié)合 TEM測試圖顯示在BaTiO3粉體的表面包覆的Al2O3薄膜厚度均勻,包覆完整。介電常數(shù)的測試結(jié)果證明了Al2O3薄膜的包覆對立方相BaTiO3粉體的介電常數(shù)有一定的提高。在包覆有Al2O3的BaTiO3表面進(jìn)行第二層的鈣鎂鋁硅酸鹽玻璃包覆,結(jié)合TEM和SEM測試顯示鈣鎂硅鋁酸鹽玻璃在A12O3@BaTiO3粉體表面包覆