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agnbo3基反铁电陶瓷的组分调控、结构优化及其储能性能研究

AgNbO3基反铁电陶瓷的组分调控、结构优化及其储能性能研究

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作者：李博远中南大学

学位级别：硕士

多层陶瓷电容器(MLCC)具有充放电速度快、功率密度高的优势,广泛应用于混合动力汽车、输变电工程和脉冲功率武器等领域。agnbo(AN)反铁电陶瓷由于其特殊的双电滞回线,被认为是一种极具储能潜力且环境友好的电介质材料。然而,纯agnbo陶... 详细信息

多层陶瓷电容器(MLCC)具有充放电速度快、功率密度高的优势,广泛应用于混合动力汽车、输变电工程和脉冲功率武器等领域。agnbo(AN)反铁电陶瓷由于其特殊的双电滞回线,被认为是一种极具储能潜力且环境友好的电介质材料。然而,纯agnbo陶瓷的反铁电相稳定性不高,导致其储能密度和效率较低,难以制备出优异储能性能的多层陶瓷电容器。针对此问题,本论文通过在agnbo陶瓷A/B位的La/Ta共掺杂改性进行组分调控,从多角度研究了共掺杂改性对agnbo陶瓷的反铁电相结构的影响,探究了反铁电相稳定性与介电储能性能之间的内在联系,获得了高储能性能的agnbo基陶瓷电介质材料。通过探究MLCC制备工艺对agnbo基多层陶瓷电容器结构和性能的影响,总结出最佳的MLCC工艺参数,最终获得了优异储能性能的agnbo基多层陶瓷电容器。主要结果如下:(1)通过固相烧结法制备出的AgLaNbTaO(ALNTx)陶瓷具有单一物相。La和Ta的共掺杂减小了AN陶瓷的晶粒尺寸,提高了陶瓷的致密度。相比AN陶瓷,ALNTx陶瓷与非极性Pbcm空间群结构具有更高的匹配度,基体中局部极性微区有所减少,非极性反铁电相占主导地位,室温相成分转变反铁电相稳定性更高的M相,表明了ALNTx陶瓷的反铁电性和反铁电相稳定性得到增强。因此,ALNTx陶瓷的P-E曲线得到细化,剩余极化值降低,反铁电相转变电场升高,储能性能得到显著提升。其中ALNT0.02陶瓷在540k V/cm的最大电场下获得了最高的储能密度6.73 J/cm,储能效率达到74.1%。(2)采用最佳储能性能的ALNT0.02陶瓷组分来制备agnbo基多层陶瓷电容器,探究了MLCC工艺参数中球磨时间、刮刀高度、流延速度、内电极尺寸、内电极种类、电介质层数、层压方式和烧结温度对agnbo基多层陶瓷电容器微观结构和储能性能的影响。最终得到agnbo基多层陶瓷电容器的储能性能具有较好的频率稳定性,以及在35～280℃的温度范围内,容温变化率?C/C≤15%,电容值稳定保持在12 n F以上,表现出了良好的宽温特性。图50幅,表3个,参考文献94篇

关键词： agnbo3陶瓷反铁电体储能陶瓷电容器制备工艺组织与性能

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