【摘 要】
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随着现代科学技术和人类生活水平的不断发展,先进储能材料在航空航天、石油钻探和电磁脉冲武器等领域中发挥着越来越重要的作用。储能器件的进步关键在于储能新材料的突破。众所周知,能量密度和功率密度是衡量储能材料性质的重要参数。在实际生产应用中,储能材料的储能密度较低,制约新能源发展的技术瓶颈,因此,我们期望寻找高性能的储能材料,推动储能技术的发展。本论文采用传统固相烧结法制备了四个系列的Bi0.5Na0.
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随着现代科学技术和人类生活水平的不断发展,先进储能材料在航空航天、石油钻探和电磁脉冲武器等领域中发挥着越来越重要的作用。储能器件的进步关键在于储能新材料的突破。众所周知,能量密度和功率密度是衡量储能材料性质的重要参数。在实际生产应用中,储能材料的储能密度较低,制约新能源发展的技术瓶颈,因此,我们期望寻找高性能的储能材料,推动储能技术的发展。本论文采用传统固相烧结法制备了四个系列的Bi0.5Na0.5TiO3基铁电陶瓷:（1-x）（0.8OBi0.5Na0.5TiO3-0.20Bi0.5K0.5TiO3）-xBi（Mg2/3Nb1/3）O3（简写为:BNT-0.20BKT-xBMN）和（1-x）（0.80Bi0.5Na0.5TiO3-0.20Bi0.5K0.5TiO3）-xCaAl0.5Ta0.5O3（简写 为:BNT-0.20BKT-xCAT）,（1-x）（0.80Bi0.5Na0.5TiO3-0.20Bi0.5K0.5TiO3）-xSrAl0.5Ta0.5O3（简 写 为:BNT-0.20BKT-xSAT）,（1-x）（0.80Bi0.5Na0.5TiO3-0.20Bi0.5K0.5TiO3）-xBaAl0.5Ta0.5O3（简写为:BNT-0.20BKT-xBAT）。铁电性能测试表明,随掺杂量x的增加,剩余极化强度Pr和矫顽场Ec都在降低,得到‘细瘦’的电滞回线。综合分析,得到四个系列的陶瓷储能样品储能性质的最优值为:（1）BNT-0.20BKT-xBMN在x=0.16时,储能性质达到最佳;击穿电场为135.0 kV/cm,储能密度为1.75 J/cm3,同时储能效率为85.2%（2）BNT-0.20BKT-xCAT在x=0.10时,储能性质达到最佳;击穿电场为180.0 kV/cm,储能密度为5.28 J/cm3,同时储能效率为71.2%（3）BNT-0.20BKT-xSAT在x=0.10时,储能性质达到最佳;击穿电场为135.0 kV/cm,储能密度为2.41 J/cm3,同时储能效率为86.3%（4）BNT-0.20BKT-xBAT陶瓷材料中,x=0.10时,储能性质达到最佳;击穿电场为210.0 kV/cm,储能密度为4.57 J/cm3,同时储能效率为84.0%与此同时,对 BNT-0.20BKT-0.16BMN、BNT-0.20BKT-0.10CAT、BNT-0.20BKT-0.10SAT、BNT-0.20BKT-0.10BAT四个系列储能性质的温度稳定性进行测试,分析结果为:（1）BNT-0.20BKT-0.16BMN样品测试温度在30-180℃时,得到有效储能密度的变化量小于17.1%;同时储能效率保持在80.0%以上。（2）BNT-0.20BKT-0.10CAT陶瓷储能材料测试温度在23-120℃时,有效储能密度的变化量小于24.2%;同时储能效率保持在75.8%以上。（3）BNT-0.20BKT-0.10SAT陶瓷储能材料测试温度在25-90℃时,有效储能密度的变化量小于8.3%;同时储能效率保持在76.8%以上。（4）BNT-0.20BKT-0.10BAT陶瓷储能材料测试温度在24-130℃时,有效储能密度的变化量小于5.1%;同时储能效率保持在88.0%以上。综上所述,本论文通过在BNT-0.20BKT基础上引入第三元的方法,得到高储能密度和高储能效率的陶瓷材料,为储能技术的应用提供更多的备选材料。
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