本發(fā)明涉及電子材料，尤其涉及一種異質(zhì)結(jié)高儲能性能陶瓷及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著世界經(jīng)濟和人類社會的飛速發(fā)展，人們對能源的需求與日俱增。特別對電能及其存儲設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)和要求不斷提高。電介質(zhì)電容器因其超高的功率密度和超快的充放電能力，適用于高功率密度的領(lǐng)域，諸如醫(yī)療、國防和空間技術(shù)等。在眾多電介質(zhì)電容器中，陶瓷材料電容器(以下稱為陶瓷)是一種依靠電位移極化儲電和放電的功能材料，陶瓷具有中等的擊穿場強(bds)、較低的介電損耗(tanδ)，優(yōu)良的溫度穩(wěn)定性和抗疲勞特性，能更好地滿足航空航天、石油鉆井、電磁波脈沖武器等領(lǐng)域?qū)δ懿牧系男枨蟆?/p>

2、目前，陶瓷普遍存在儲能密度較小、儲能效率不高的問題，開發(fā)同時具有高儲能密度和高儲能效率陶瓷具有重要的應(yīng)用價值。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種異質(zhì)結(jié)高儲能性能陶瓷及其制備方法，用以解決上述技術(shù)問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種異質(zhì)結(jié)高儲能性能陶瓷，所述陶瓷化學(xué)組成包括：質(zhì)量比為1：10的具有鐵、鉍不同截止面的鐵酸鉍(bf)和具有鈦、鋇不同截止面的鈦酸鋇(bt)；其中，所述鐵酸鉍和所述鈦酸鋇為核殼結(jié)構(gòu)；所述鐵酸鉍為殼結(jié)構(gòu)，所述鈦酸鋇為核結(jié)構(gòu)；所述殼結(jié)構(gòu)緊挨在所述核結(jié)構(gòu)的外部。

3、本發(fā)明還提供一種異質(zhì)結(jié)高儲能性能陶瓷的制備方法，包括：獲得質(zhì)量比為1：10的自制鐵酸鉍(bf)和具有鈦、鋇不同截止面的鈦酸鋇(bt)；所述鈦酸鋇與所述鐵酸鉍通過溶膠包覆法獲得核殼結(jié)構(gòu)；對殼結(jié)構(gòu)和核結(jié)構(gòu)的接觸部位進行煅燒，獲得異質(zhì)結(jié)高儲能性能陶瓷；其中，所述鐵酸鉍為殼結(jié)構(gòu)，所述鈦酸鋇為核結(jié)構(gòu)；所述殼結(jié)構(gòu)緊挨在所述核結(jié)構(gòu)的外部。

4、本發(fā)明還提供一種異質(zhì)結(jié)高儲能性能陶瓷的制備裝置，包括：第一獲得單元，用于獲得質(zhì)量比為1：10的鐵酸鉍(bf)和具有鈦、鋇不同截止面的鈦酸鋇(bt)；第二單元，用于所述鈦酸鋇與所述鐵酸鉍通過溶膠包覆法獲得核殼結(jié)構(gòu)；第三單元，用于對殼結(jié)構(gòu)和核結(jié)構(gòu)的接觸部位進行煅燒，獲得異質(zhì)結(jié)高儲能性能陶瓷；其中，所述鐵酸鉍為殼結(jié)構(gòu)，所述鈦酸鋇為核結(jié)構(gòu)；所述殼結(jié)構(gòu)緊挨在所述核結(jié)構(gòu)的外部。

5、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點：

6、1、本發(fā)明提供一種異質(zhì)結(jié)高儲能性能陶瓷及其制備方法，相較于固相法組成設(shè)計思路，本發(fā)明從化學(xué)可控合成視角并利用界面工程構(gòu)筑具有異質(zhì)結(jié)的高綜合儲能性能陶瓷，它可以提高充電儲能密度、放電儲能密度、儲能效率。

7、2、本發(fā)明利用異質(zhì)結(jié)在材料電學(xué)性能的獨特優(yōu)勢，即異質(zhì)結(jié)具有最低的能壘和平穩(wěn)的能量分布，使陶瓷的納米疇和極性納米域在外電場易于反轉(zhuǎn)，降低了陶瓷的剩余極化、介電損耗和充放電過程產(chǎn)生的熱損耗，在高電場下異質(zhì)結(jié)誘導(dǎo)納米疇和極性納米域形成微米疇，從而獲取更高的極化差，可以有效提高陶瓷綜合儲能性能。

8、3、本發(fā)明提供了一種無鉛高儲能性能陶瓷及其制備方法，具有性能高、無污染、環(huán)境友好等優(yōu)點，可作為新一代儲能塊體材料的生產(chǎn)，滿足新能源領(lǐng)域的需求。

9、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書以及附圖中所指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種異質(zhì)結(jié)高儲能性能陶瓷，其特征在于，所述陶瓷化學(xué)組成包括：質(zhì)量比為1：10的具有鐵、鉍不同截止面的鐵酸鉍(bf)和具有鈦、鋇不同截止面的鈦酸鋇(bt)；

2.一種異質(zhì)結(jié)高儲能性能陶瓷的制備方法，其特征在于，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述鈦酸鋇包括：富有tio2截止面的鈦酸鋇粉體(bttio2)和富有bao截止面的鈦酸鋇粉體(btbao)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，獲得所述bttio2，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，獲得所述btbao，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述異質(zhì)結(jié)高儲能性能陶瓷包括：bttio2@bffeo2、btbao@bffeo2、bttio2@bfbio、btbao@bfbio。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，獲得所述bttio2@bffeo2和所述btbao@bffeo2包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，獲得所述bttio2@bfbio和所述btbao@bfbio，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述自制鈦酸鋇粉體通過以下方法獲得：球磨法、沉淀法、溶膠凝膠法。

10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述原料b中鈦酸四丁酯、氨水、冰乙酸和去離子水的質(zhì)量之比為100:2:10:10。

11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述原料d中乙酸鋇、硝酸鉍、檸檬酸、草酸的摩爾比為1:1:3:2，去離子水的質(zhì)量為乙酸鋇、硝酸鉍、檸檬酸和草酸總質(zhì)量的10倍。

12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述原料f的成分包括：硝酸鐵、硝酸鉍、檸檬酸、草酸和去離子水；其中，硝酸鐵、硝酸鉍、檸檬酸和草酸的摩爾比為1:1:3:2，去離子水的質(zhì)量為硝酸鐵、硝酸鉍、檸檬酸和草酸總質(zhì)量的10倍。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種異質(zhì)結(jié)高儲能性能陶瓷，所述陶瓷化學(xué)組成包括：質(zhì)量比為1：10的具有鐵、鉍不同截止面的鐵酸鉍(BF)和具有鈦、鋇不同截止面的鈦酸鋇(BT)；其中，所述鐵酸鉍和所述鈦酸鋇為核殼結(jié)構(gòu)；所述鐵酸鉍為殼結(jié)構(gòu)，所述鈦酸鋇為核結(jié)構(gòu)；所述殼結(jié)構(gòu)緊挨在所述核結(jié)構(gòu)的外部。本發(fā)明相較于固相法組成設(shè)計思路，本發(fā)明從化學(xué)可控合成視角并利用界面工程構(gòu)筑具有異質(zhì)結(jié)的高綜合儲能性能陶瓷，它可以提高充電儲能密度、放電儲能密度、儲能效率。

技術(shù)研發(fā)人員：靳權(quán),蔡克,宋恩鵬,白小亮,樊治海
受保護的技術(shù)使用者：中國石油天然氣集團有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15