近年來,電介質(zhì)電容器由于具有充放電時間短、成本低等特點,在電力電子行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。而電介質(zhì)陶瓷材料與聚合物電介質(zhì)電容器材料相比,它的溫度較高,應(yīng)用范圍廣闊,因此引起了大量研究者的關(guān)注。但是,每種材料都有它的不足之處,電介質(zhì)陶瓷材料的擊穿強(qiáng)度相對較低,這也限制了它的儲能特性不能滿足現(xiàn)在需求。為了改善這一缺點,目前有報道出三相點電介質(zhì)陶瓷材料在儲能鄰域的應(yīng)用,它在低電場條件下極化強(qiáng)度較高,且儲能效率也可以達(dá)到90%以上,隨著電場強(qiáng)度增加,三相點電介質(zhì)陶瓷樣品很快被擊穿。與此同時,本論文通過傳統(tǒng)固相燒結(jié)法添加低相對介電常數(shù)BZN、BMZ材料來提高它的擊穿強(qiáng)度,從而改善三相點電介質(zhì)陶瓷材料的儲能性能,并對三相點陶瓷材料進(jìn)行測試與表征分析。本論文的主要研究內(nèi)容與成果如下:1.成功地制備了（1-x）BTS-xBZN兩相復(fù)合儲能陶瓷材料。經(jīng)過在頻率為10Hz條件下的鐵電測試計算出了 BTS-10wt%BZN陶瓷的有效儲能密度為1.15 J/cm3,儲能效率達(dá)到99%以上。2.制備了 BTS-10wt%BMZ固溶體儲能陶瓷材料。采用BMZ材料提高三相點BTS陶瓷材料的儲能密度,在犧牲儲能效率的基礎(chǔ)... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：54 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同類型蓄電池的功率密度與能量密度[7]

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文2物電介質(zhì)材料因為具有很高的擊穿強(qiáng)度，所以能量密度較高，可以實現(xiàn)設(shè)備小型化。但是，聚合物電介質(zhì)材料工作溫度范圍（＜100℃）相對狹窄[9]。相比之下，陶瓷電介質(zhì)材料則表現(xiàn)出良好的機(jī)械和熱穩(wěn)定性，因此成為潛在的先進(jìn)電力電子產(chǎn)品之一。目前研究的陶瓷電介質(zhì)材料主要可以分為三類：線性介質(zhì)陶瓷、鐵電介質(zhì)陶瓷和反鐵電介質(zhì)陶瓷，如圖1-2所示。具體的性能和特點在國內(nèi)外研究進(jìn)展中會做詳細(xì)概述。圖1-2陶瓷電介質(zhì)材料的極化強(qiáng)度隨電場不同的變化曲線：（a）線性介質(zhì)（b）鐵電性介質(zhì)（c）反鐵電性介質(zhì)[10]Fig.1-2Thepolarizationcurveofceramicdielectricmaterialswithdifferentelectricfields:(a)lineardielectric(b)ferroelectricdielectric(c)antiferroelectricdielectric其中在鐵電體陶瓷材料中，三相點（立方相、四方相、正交相與菱方相的共存點）鐵電體已經(jīng)引起了很大關(guān)注，他們具有超高的相對介電常數(shù)（2~5.4×104）[11-13]，并且在儲能鄰域可以實現(xiàn)高的儲能效率，然而這樣的三相點鐵電體面臨擊穿強(qiáng)度過低的缺點，導(dǎo)致有效儲能密度無法提高。目前報道的三臨界鐵電體的最大能量存儲密度僅為30mJ/cm3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實際應(yīng)用的理想水平，需要指出的是造成這一缺陷的主要原因是三相點鐵電體的擊穿強(qiáng)度較低，阻礙了它在高電場強(qiáng)度下的應(yīng)用，使這種超高相對介電常數(shù)材料體系無法用于儲能設(shè)備。例如：三相點BaTi1-xSnxO3（x=0.105）電介質(zhì)陶瓷材料在三臨界點附近具有較高介電常數(shù)，如圖1-3所示。圖1-3BaTi1-xSnxO3（x=0.08，0.105，0.14）陶瓷在降溫過程中介電常數(shù)與溫度的關(guān)系圖[14]Fig.1-3RelationshipbetweendielectricconstantandtemperatureofBaTi1-xSnxO3(x=

嘍越櫚緋Ｊ??~5.4×104）[11-13]，并且在儲能鄰域可以實現(xiàn)高的儲能效率，然而這樣的三相點鐵電體面臨擊穿強(qiáng)度過低的缺點，導(dǎo)致有效儲能密度無法提高。目前報道的三臨界鐵電體的最大能量存儲密度僅為30mJ/cm3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實際應(yīng)用的理想水平，需要指出的是造成這一缺陷的主要原因是三相點鐵電體的擊穿強(qiáng)度較低，阻礙了它在高電場強(qiáng)度下的應(yīng)用，使這種超高相對介電常數(shù)材料體系無法用于儲能設(shè)備。例如：三相點BaTi1-xSnxO3（x=0.105）電介質(zhì)陶瓷材料在三臨界點附近具有較高介電常數(shù)，如圖1-3所示。圖1-3BaTi1-xSnxO3（x=0.08，0.105，0.14）陶瓷在降溫過程中介電常數(shù)與溫度的關(guān)系圖[14]Fig.1-3RelationshipbetweendielectricconstantandtemperatureofBaTi1-xSnxO3(x=0.08,0.105,0.14)ceramicsduringcooling

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]放電等離子燒結(jié)法制備高儲能密度的鈦酸鍶鋇基陶瓷[D]. 邱維君.浙江大學(xué) 2016
[4]PMN-PT弛豫型鐵電材料的制備及其儲能行為的研究[D]. 張騰飛.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2014
[5]xBi(Mg2/3Nb1/3)O3-（1-x）BaTiO3儲能陶瓷的制備與改性研究[D]. 肖嫚.武漢理工大學(xué) 2012
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本文編號：3212331