本發(fā)明屬于陶瓷電容器制備領(lǐng)域，具體涉及一種高介電常數(shù)高阻值低損耗脈沖功率型電容器用介質(zhì)材料、制備工藝。

背景技術(shù)：

1、脈沖儲能介質(zhì)材料能夠在短時間內(nèi)儲存高密度電荷，釋放能量時以脈沖的形式快速釋放而產(chǎn)生極高電流，其中脈沖功率型陶瓷電容器具有良好的溫度特性、高耐壓值、良好的絕緣性能、耐濕熱、低介電損耗、穩(wěn)定的高低溫脈沖放電特性、極高的充放電壽命等優(yōu)點廣泛應用于新能源汽車、激光武器，電磁彈射等領(lǐng)域。近年來，隨著新能源汽車的高速發(fā)展，脈沖功率型陶瓷電容器在新能源汽車的零配件中占比逐步增加。電動汽車在超車、剎車時的動能回收、特高功率充放電等工況中，需要在短時間內(nèi)吸收或釋放大量能量，脈沖功率型陶瓷電容器作為新能源汽車里的關(guān)鍵部件在面對以上的工況時發(fā)揮著關(guān)鍵作用。電動汽車需要在冬季低溫、夏季高溫的環(huán)境下工作，這對電容器的溫度穩(wěn)定性提出了更高的要求。隨著電動汽車面向電子化、智能化、信息化發(fā)展，提出了高容化和小型化的要求，因此，開發(fā)出具有更高介電常數(shù)、性能更穩(wěn)定的脈沖功率型介質(zhì)材料方方可適應電子化、智能化、信息化科技的發(fā)展趨勢。。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種高介電常數(shù)高阻值低損耗脈沖功率型電容器及其用介質(zhì)材料、制備工藝。

2、本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種高介電常數(shù)高阻值低損耗功率型電容器用介質(zhì)材料，以100摩爾份的(sr0.7baxmg0.3-x)(ti0.8ruyte0.2-y)o3為基材，添加有如下摩爾份的成分：2~10份的la3(sbzce1-z)zr3o12、1~3份的ba(zn1/6nb1/3)(b2o4)2、0.5~1份的mnco3、0.2~0.5份的mno2、0.1~0.2份的li2sio3、其中，0＜x＜0.3，0.1＜y＜0.2，0.7＜z＜1.0。

4、進一步的，所述ba(zn1/6nb1/3)(b2o4)2由baco3、zno、nb2o5、b2o3采用固定法合成。

5、進一步的，所述(sr0.7baxmg0.3-x)(ti0.8ruyte0.2-y)o3為(sr0.7ba0.27mg0.03)(ti0.8ru0.15te0.05)o3。

6、進一步的，所述la3(sbzce1-z)zr3o12為la3(sb0.87ce0.13)zr3o12。

7、一種高介電常數(shù)高阻值低損耗功率型電容器用介質(zhì)材料的制備工藝，包括以下步驟：

8、步驟一，熔鹽法制備(sr0.7baxmg0.3-x)(ti0.8ruyte0.2-y)o3；

9、步驟二，固相法制備la3(sbzce1-z)zr3o12；

10、步驟三，固相法制備ba(zn1/6nb1/3)(b2o4)2；

11、步驟四，將步驟一至步驟三制備的(sr0.7baxmg0.3-x)(ti0.8ruyte0.2-y)o3、la3(sbzce1-z)zr3o12、mnco3、mno2、ba(zn1/6nb1/3)(b2o4)2、li2sio3，加入去離子水及氧化鋯珠，球磨4~6h后烘干破碎，得到所述高介電常數(shù)高阻值低損耗脈沖功率型陶瓷電容器用介質(zhì)材料。

12、進一步的，步驟一具體包括：按摩爾比0.7：x：(0.3-x)：0.8：y：(0.2-y)：(2~4)：(2~4)分別稱量srco3、baco3、mgo、tio2、ruo2、teo2、nacl、kcl，加入無水乙醇和氧化鋯珠混合球磨6~8h，烘干后粉料在800~900℃的溫度下煅燒2-3h，自然冷卻至室溫；煅燒后的產(chǎn)物經(jīng)過去離子水超聲清洗，經(jīng)多次洗滌、過濾，直至無cl-被檢測出；清洗后干燥，即得到(sr0.7baxmg0.3-x)(ti0.8ruyte0.2-y)o3。

13、進一步的，步驟二具體包括：la3(sbzce1-z)zr3o12的制備工藝具體如下：按摩爾比1.5：z/2：(1-z)/2：3分別稱量la2o3、sb2o3、ce2o3、zro2，加入去離子水和氧化鋯珠混合球磨4~6h，烘干后粉料在1200~1300℃的溫度下煅燒1~3h，自然冷卻到室溫，即得到la3(sbzce1-z)zr3o12。

14、進一步的，步驟三具體包括：ba(zn1/6nb1/3)(b2o4)2的制備工藝具體如下：按摩爾比1：1/6：1/6：3分別稱量baco3、zno、nb2o5、b2o3，加入適量的去離子水和氧化鋯珠混合球磨4~6h，烘干后粉料移入在600~800℃的溫度下煅燒1~3h，自然冷卻到室溫，即得到ba(zn1/6nb1/3)(b2o4)2。

15、一種高介電常數(shù)高阻值低損耗功率型電容器，采用上述介質(zhì)材料制備而成。

16、一種高介電常數(shù)高阻值低損耗功率型電容器的制備工藝，包括以下步驟：將所述介質(zhì)材料經(jīng)過mlcc工序，以70ag-30pd為內(nèi)電極，在空氣氣氛中燒結(jié)，溫度為1000~1200℃，保溫2~5h，制得所述脈沖功率型電容器。

17、由上述對本發(fā)明的描述可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

18、第一，本發(fā)明提出的脈沖功率型陶瓷電容器用介質(zhì)材料，結(jié)合srtio3和batio3的高介電常數(shù)、高耐壓的優(yōu)點，通過熔鹽法引入mg、ru、te元素能夠均勻地實現(xiàn)對a/b位進行雙元素共摻雜，制成復合結(jié)構(gòu)的(sr0.7baxmg0.3-x)(ti0.8ruyte0.2-y)o3，并以此為主基材，摻雜固相法合成的la3(sbzce1-z)zr3o12，形成晶相均一的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，并通過調(diào)控摻雜mn2+/mn4+的比例來優(yōu)化陶瓷材料的極化強度，合成改良的助燒劑ba(zn1/6nb1/3)(b2o4)2來降低燒溫，添加微量li2sio3減少能量損失，使制得的介質(zhì)材料致密度高、介電常數(shù)大、介電損耗低、阻值高、優(yōu)異的偏壓特性能，適合用作脈沖功率型陶瓷電容器。

19、第二，la3(sbzce1-z)zr3o12結(jié)合了鋯酸鑭和鋯酸鈰具有良好的高溫穩(wěn)定性輻射阻抗高等優(yōu)點，但其鋯酸鑭熱導率低，抗溫度沖擊能力較差，需要摻雜具有較高的熱導率和低的熱膨脹系數(shù)的鋯酸鈰，并在少量sb2o3的促融作用下，la3(sbzce1-z)zr3o12表現(xiàn)出良好的抗溫度沖擊性能。但過多的鋯酸鈰將導致瓷體吸收熱量過多，阻值降低，因此將鋯酸鈰摻雜至鋯酸鑭中，通過調(diào)控la3(sbzce1-z)zr3o12中sb、ce的比例，使制成的介質(zhì)材料在面臨溫度沖擊時保持瓷體的穩(wěn)定性。

20、第三，通過調(diào)控mn2+/mn4+的比例，精準控制mn元素進入主基材a/b位的數(shù)量，mn元素摻雜量的不同，對a/b位產(chǎn)生的電勢差有著較大的差異，在外加電場作用下更容易發(fā)生極化，得到更高的極化強度 pm。

21、第四，直接添加nb2o5能夠大幅降低介質(zhì)材料的介電損耗，但同時會引起介電材料的介電常數(shù)大幅降低，若將助燒劑baznb2o4與nb2o5結(jié)合，形成ba-nb-zn的三元中心環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在燒結(jié)過程中阻止晶粒的過度聚集，從而阻止大晶粒的無序生長，使得陶瓷在燒結(jié)過程晶粒生長有序排列，體系的熵值降低，從而降低了燒結(jié)溫度，提高瓷體的致密性，進而提高瓷體的抗擊穿強度。

22、第五，鋰元素在儲能材料領(lǐng)域起著關(guān)鍵作用，將鋰元素添加至介質(zhì)材料中，在相同最高極化強度 pm下，失去外加電場時，剩余極化強度 pr曲線右移，靠近于 pm曲線，減少能量損失，從而保留下更多的能量用于在放電的時候釋放。特別地，若有過量的鋰元素存在，在電容器充放電一定次數(shù)后，內(nèi)電極邊界有鋰枝晶的生長，從而導致瓷體抗即擊穿強度大幅降低引起電容器失效，因此鋰元素的添加量須特別準確地控制。