【摘 要】
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近年来,储能材料备受关注。电能的储能元件主要包括电池、超级电容器和电介质电容器这三类。三种材料相比较而言,电介质电容器以其高温稳定性和快速充放电速度,而被广泛研究。但这些器件的储能密度相对较低。因此,提高储能密度已成为研究领域的热点。Sr Ti O3是一种击穿强度高、介电损耗低的线性电介质,可以被用作储能陶瓷的基质材料。本文选用传统的固相反应法制备出了0.8Sr0.8Pb0.2Ti O3-0.2B
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近年来,储能材料备受关注。电能的储能元件主要包括电池、超级电容器和电介质电容器这三类。三种材料相比较而言,电介质电容器以其高温稳定性和快速充放电速度,而被广泛研究。但这些器件的储能密度相对较低。因此,提高储能密度已成为研究领域的热点。Sr Ti O3是一种击穿强度高、介电损耗低的线性电介质,可以被用作储能陶瓷的基质材料。本文选用传统的固相反应法制备出了0.8Sr0.8Pb0.2Ti O3-0.2Bi(Mg0.5Zr0.5)O3-x(K0.5Na0.5)Nb O3（0.8SPT-0.2BMZ-x KNN）介质陶瓷。研究了随KNN引入量的变化,介质陶瓷的物相结构、介电性能、储能性能和温度稳定性的变化。实验结果表明,随着KNN引入量的增加,0.8SPT-0.2BMZ-x KNN陶瓷样品由赝立方结构逐渐向四方相转变,并且晶胞体积也逐渐减小。当x=0.03时,在-55 oC～125 oC的温度范围内,0.8SPT-0.2BMZ-0.03KNN陶瓷样品具有良好的温度稳定性,满足脉冲功率电容器的X7R标准。I-E曲线是两个缓平的电流峰,随温度升高、电场增强而缓慢增加,无其他放电峰出现,符合弛豫相变储能特性的特征。在240 k V/cm时,可释放储能密度和效率分别为1.27J/cm~3和90%。在300 k V/cm时,0.8SPT-0.2BMZ-0.03KNN介质陶瓷具有2.05 J/cm~3的高放电能量密度和143 MW/cm~3的高功率密度。并且在30 oC～150 oC的温度测试范围内,储能密度的变化小于15%,放电功率密度的变化小于5%。本文选用传统的固相反应法制备出（1-x）Sr0.7Pb0.2Ca0.1Ti O3-x Bi(Mg0.5Zr0.5)O3（（1-x）SPCT-x BMZ）介质陶瓷。研究了BMZ的引入量的变化对其物相结构、电学性能、储能性能和温度稳定性的影响。结果表明,BMZ能够与SPCT形成钙钛矿固溶体,并且具有单一的物相结构。随着BMZ引入量的增加,介质陶瓷的居里温度逐渐向高温方向偏移。并且当引入量为x=0.20时,0.8SPCT-0.2BMZ介质陶瓷满足X7R标准。随场强的变化,I-E曲线表现出两个宽的电流峰,表现为弛豫铁电相。电滞回线（P-E曲线）计算结果表明,在220 k V/cm下,陶瓷样品的可释放储能密度达到了1.82 J/cm~3,效率在91%以上。在380 k V/cm下,陶瓷样品的放电能量密度和功率密度分别为2.89J/cm~3和276 MW/cm~3。并且在30 oC～150 oC的温度测试范围内,储能密度和放电能量密度的变化小于10%,功率密度的变化小于5%。本文制备的两种陶瓷材料,通过引入其他物质提高了Sr Ti O3基陶瓷材料的介电性能。这两种材料在片式多层陶瓷电容器（MLCC）是有潜力的候选材料。
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