【摘 要】
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随着电动汽车的迅速发展,高温（Ba,Pb）TiO3（BPT）热敏电阻广泛用于汽车热空调和水暖系统,而电动汽车的电池组工作电压普遍高于220 V,迫切需要研发具有高性能和高可靠性的自控温发热体。本文采用两步固相烧结法制备高居里点（约250℃）BPT热敏电阻,通过一系列掺杂剂对材料进行改性研究,得到了一批具有高性能和高可靠性的自控温发热体。本文利用0.42 at%的Nb2O5和0.04 mol%的Mn
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随着电动汽车的迅速发展,高温（Ba,Pb）TiO3（BPT）热敏电阻广泛用于汽车热空调和水暖系统,而电动汽车的电池组工作电压普遍高于220 V,迫切需要研发具有高性能和高可靠性的自控温发热体。本文采用两步固相烧结法制备高居里点（约250℃）BPT热敏电阻,通过一系列掺杂剂对材料进行改性研究,得到了一批具有高性能和高可靠性的自控温发热体。本文利用0.42 at%的Nb2O5和0.04 mol%的Mn（NO3）2掺杂BPT,成功制备了具有高达4.7的升阻比和高达34.67%/℃电阻温度系数的综合性能较好的热敏电阻材料。基于传统的施受主掺杂很难再进一步提高热敏电阻材料的性能,为获取具有高性能的自控温发热体,本文研究了0～20 at%宽范围Al2O3（Al）掺杂BPT改性影响并成功制备了一系列具有高表现PTCR特性的高温BPT热敏电阻材料。研究结果表明,Al在2 at%～6at%宽范围内掺杂能够明显提高PTC效应,且获得升阻比≥4.5,电阻温度系数≥30%/℃的稳定PTCR性能,同时该系列样品击穿电压＞700 V,并利用该体系配方试制成一批组件,测得500小时的平均功率衰减仅为6.38%,满足实际应用需求。本文利用缺陷化学理论对Al掺杂改性BPT进行系统分析和讨论,Al通过占据Ti位形成受主型缺陷,提高了材料的PTCR性能,同时提出Al的自补偿效应实现了BPT热敏电阻在宽范围内掺杂Al具有优异的PTCR性能。本文以预烧的BPT陶瓷粉为功能相,首次利用Al的特殊性合成相似成分的玻璃相并初步制备出升阻比约为3的BPT基厚膜电阻材料。本文的相关工作可为研制小型化、高性能自控温发热体打下良好基础。
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