近年來,鈮酸銀無鉛反鐵電體陶瓷由于其具有優(yōu)異的儲能特性和環(huán)境友好的特點引起了人們的研究興趣。但純鈮酸銀陶瓷儲能特性還遠遠達不到商用要求,所以提高鈮酸銀陶瓷的儲能特性尤為重要。因此,本文通過對鈮酸銀基陶瓷材料進行A位摻雜和改變成型方法,對其儲能特性進行了研究。具體研究內(nèi)容及結(jié)果如下:首先,通過傳統(tǒng)固相反應法制備了Ca²⁺摻雜鈮酸銀（CANx）塊體陶瓷并研究其儲能特性。實驗通過摻雜不同量的Ca²⁺的CANx塊體陶瓷（x=0.00、0.02、0.03、0.04）,并通過兩步法燒結(jié)得到了致密的CANx陶瓷。結(jié)果表明,隨著Ca²⁺摻雜量的增加,△E逐漸減小從而造成電滯回線“變細”,儲能效率增加。其中組分CAN2在室溫下,塊體陶瓷樣品具有儲能密度為1.30 J/cm³和儲能效率為86.7%的儲能特性。其次,采用固相反應法制備了鈮酸銀（AN）陶瓷粉體,通過流延成型工藝制備了鈮酸銀厚膜陶瓷。結(jié)果表明,固相為45 wt%、分散劑為0.4 wt%、粘結(jié)劑為4.0 wt%、增塑劑:粘結(jié)劑為0.5時制備出的流延漿料流變性能... 

【文章來源】：廣東工業(yè)大學廣東省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同儲能器件的Ragone圖[2]

廣東工業(yè)大學碩士學位論文21.2電容器儲能原理典型的電介質(zhì)電容器由中間夾著電介質(zhì)材料的兩個極板組成的器件，如圖1-2所示。電容器的儲能能力由電容C值表示，可通過以下式子計算得知[17,18]：=0其中C是電容，0是真空介電常數(shù)，r是相對介電常數(shù)(介電常數(shù))，A是電極重疊面積，d是兩個電極板之間的距離。在充電過程中，兩極板之間被施加電場，介電材料內(nèi)部偶極子將沿著施加電場方向排列，從而在兩極板上開始累積電荷。當累積電荷產(chǎn)生的電勢差等于外部靜電場電壓時，靜電場能量將儲存在電容器中。圖1-2電介質(zhì)電容器充電過程中電介質(zhì)極化圖[2]。Fig.2Thediagramofdielectricpolarizationduringthechargingprocess.電介質(zhì)材料的儲能密度W定義為每單位體積的電介質(zhì)所儲存的能量：==∫0=∫0=∫0其中E=V/d，為外加電場；為電極板表面電荷密度；D為電位移(根據(jù)麥克斯韋公式，D=)[17-20]。當電介質(zhì)材料為反鐵電材料時，儲能密度W表示為[17]：=∫0其中Pmax為飽和極化強度，P為極化強度。一般情況下，反鐵電材料剩余極化強度Pr不為零，因此，反鐵電材料儲能密度Wrec公式及儲能效率η為：=∫

第一章緒論3=+如圖1-3所示，為各種電介質(zhì)材料電滯回線圖。圖中深色部分為儲能密度Wrec，淺色部分為損耗的儲能密度Wloss。圖1-3典型雙電滯回線的反鐵電材料圖[2]。Fig.1-3TypicaldoubleP-Ehysteresisloopofantiferroelectricmaterials.1.3儲能電介質(zhì)材料電介質(zhì)電容器儲能性能關(guān)鍵取決于電介質(zhì)材料。根據(jù)以上儲能原理可將電介質(zhì)材料大致分為線性電介質(zhì)材料（如玻璃、Al2O3）、鐵電材料（如鈦酸鋇、鈦酸鉛）、馳豫型鐵電體（如鈮鎂酸鉛）和反鐵電體（如鋯酸鉛、鈮酸銀）[21]。四種電介質(zhì)材料如圖1-4所示。由圖可得，與線性電介質(zhì)材料、鐵電材料和弛豫型鐵電體材料相比，反鐵電體具有高電場擊穿強度、大的飽和極化強度和小的剩余極化、較細的雙電滯回線，因此反鐵電體具有高的儲能密度和儲能效率。盡管線性電介質(zhì)材料與反鐵電體相比有更高的擊穿電場強度、更低的能量損耗，但它們飽和極化強度很小，這也阻止它被應用于高儲能器件[18]。因此，目前研究主要集中于非線性無鉛電介質(zhì)材料所組成的儲能器件，如塊體陶瓷、薄膜及厚膜陶瓷和聚合物基納米復合材料。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3335900