专利摘要

本发明涉及一种Re2x/3(Ba0.06Bi0.47Na0.47)1-xMeyTi1-yO3无铅反铁电高储能密度陶瓷及其制备方法，其中0.02≤x≤0.2，0≤y≤0.1，Re为La，Sm，Nd，Gd，Dy，Er中的一种，Me为Zr、Sn中的一种。先采用传统粉体合成技术合成Re2x/3(Ba0.06Bi0.47Na0.47)1-xMeyTi1-yO3粉体，然后用放电等离子烧结（SPS）技术制备Re2x/3(Ba0.06Bi0.47Na0.47)1-xMeyTi1-yO3无铅反铁电高储能密度陶瓷。本发明制备方法简单高效，基于电滞回线计算的储能密度介于0.7~1.6J/cm3之间。

权利要求

1.一种Re_2x/3(Ba_0.06Bi_0.47Na_0.47)_1-xMe_yTi_1-yO₃无铅反铁电高储能密度陶瓷，其特征是：其组成通式为Re_2x/3(Ba_0.06Bi_0.47Na_0.47)_1-xMe_yTi_1-yO₃，式中：0.02≤x≤0.2，0≤y≤0.1，Re为La，Sm，Nd，Gd，Dy，Er中的一种，Me为Zr、Sn中的一种。

2.权利要求１所述的一种Re_2x/3(Ba_0.06Bi_0.47Na_0.47)_1-xMe_yTi_1-yO₃无铅反铁电高储能密度陶瓷的制备方法，其特征是：包括如下步骤：

１）采用传统粉体合成技术合成Re_2x/3(Ba_0.06Bi_0.47Na_0.47)_1-xMe_yTi_1-yO₃粉体：选择高纯度（≧99.8%）的Re₂O₃、BaCO₃、Bi₂O₃、Na₂CO₃、MeO₂、TiO₂粉末为原料，按照Re₂O₃: BaCO₃: Bi₂O₃: Na₂CO₃: MeO₂: TiO₂ = x/3: (0.06-0.06x): (0.235-0.235x): (0.235-0.235x): y: (1-y)的摩尔比例混合，然后在高能球磨机中充分混合，取出烘干；

（2）研磨，在980~1060℃保温2~5小时合成Re_2x/3(Ba_0.06Bi_0.47Na_0.47)_1-xMe_yTi_1-yO₃化合物，再次研磨得Re_2x/3(Ba_0.06Bi_0.47Na_0.47)_1-xMe_yTi_1-yO₃分散均匀粉体；

（3）将（2）中所得粉体装入等离子放电烧结炉的石墨磨具中，加压至40~50MPa，然后把等离子放电烧结炉快速升温至900~1000℃并保温5~10分钟，即制备得Re_2x/3(Ba_0.06Bi_0.47Na_0.47)_1-xMe_yTi_1-yO₃无铅反铁电高储能密度陶瓷。

说明书

技术领域

本发明属于储能陶瓷电容器制造领域，具体涉及到一种Re_2x/3(Ba_0.06Bi_0.47Na_0.47)_1-xMe_yTi_1-yO₃无铅反铁电高储能密度陶瓷及其制备方法。

背景技术

铁电陶瓷由于其制备方便、成本低廉、性能稳定等优点使得其在军用和民用领域都得到了广泛的应用。对于高密度储能领域，铁电陶瓷材料的应用特征主要是在它的铁电-反铁电相变上。在传统的反铁电陶瓷材料中，占大比重的铅存在较大的毒性，继日本和欧盟积极立法禁止使用各种含铅的电子设备后，世界各国也相继积极响应，因此对于无铅反铁电陶瓷领域的研究已成为焦点。

无铅铁电陶瓷，主要有NaNbO₃、BiNbO₄，然而这两类材料都损耗比较大，使得承受电压较小，因而储能值较低。当前，有人用Bi_0.5Na_0.5TiO₃与K_0.5Na_0.5NbO₃固溶，实现了反铁电性能，但其储能值仍然较低，需要进行更多的改性，因而有了如下发明内容。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Re_2x/3(Ba_0.06Bi_0.47Na_0.47)_1-xMe_yTi_1-yO₃无铅反铁电高储能密度陶瓷及其制备方法，式中，0.02≤x≤0.2，0≤y≤0.1，Re为La，Sm，Nd，Gd，Dy，Er中的一种；Me为Zr、Sn中的一种。方法采用放电等离子烧结（SPS）技术制备Re_2x/3(Ba_0.06Bi_0.47Na_0.47)_1-xMe_yTi_1-yO₃无铅反铁电高储能密度陶瓷。

一种Re_2x/3(Ba_0.06Bi_0.47Na_0.47)_1-xMe_yTi_1-yO₃无铅反铁电高储能密度陶瓷及其制备方法，包括如下步骤：

（1）采用传统粉体合成技术合成Re_2x/3(Ba_0.06Bi_0.47Na_0.47)_1-xMe_yTi_1-yO₃粉体：选择高纯度（≧99.8%）的Re₂O₃、BaCO₃、Bi₂O₃、Na₂CO₃、MeO₂、TiO₂粉末为原料，按照Re₂O₃: BaCO₃: Bi₂O₃: Na₂CO₃: MeO₂: TiO₂ = x/3: (0.06-0.06x): (0.235-0.235x): (0.235-0.235x): y: (1-y)的摩尔比例混合，然后在高能球磨机中充分混合，取出烘干。

（2）研磨，在980~1060℃保温2~5小时合成Re_2x/3(Ba_0.06Bi_0.47Na_0.47)_1-xMe_yTi_1-yO₃化合物，再次研磨得Re_2x/3(Ba_0.06Bi_0.47Na_0.47)_1-xMe_yTi_1-yO₃分散均匀粉体。

（3）将（2）中所得粉体装入等离子放电烧结炉的石墨磨具中，加压至40~50MPa，然后把等离子放电烧结炉快速升温至900~1000℃并保温5~10分钟，即制备得Re_2x/3(Ba_0.06Bi_0.47Na_0.47)_1-xMe_yTi_1-yO₃无铅反铁电高储能密度陶瓷。

经测试，该方法制备的Re_2x/3(Ba_0.06Bi_0.47Na_0.47)_1-xMe_yTi_1-yO₃无铅反铁电高储能密度陶瓷，基于电滞回线计算的储能密度可达0.7~1.6 J/cm³。

有益效果

该Re_2x/3(Ba_0.06Bi_0.47Na_0.47)_1-xMe_yTi_1-yO₃无铅反铁电高储能密度陶瓷，制备方法简单，储能密度大，储能密度可达0.7~1.6 J/cm³。

具体实施方式

以下基于十个具体实施例来说明本发明。本领域的技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明的目的，而不是限制本发明的范围。

实施例1：

（1）采用传统粉体合成技术合成Sm_0.04/3Ba_0.0588Bi_0.4606Na_0.4606TiO₃粉体：选择高纯度（≧99.8%）的Sm₂O₃、BaCO₃、Bi₂O₃、Na₂CO₃、TiO₂粉末为原料，按照Sm₂O₃: BaCO₃: Bi₂O₃: Na₂CO₃: TiO₂ =0.02/3: 0.0588: 0.2303: 0.2303: 1的摩尔比例混合，然后在高能球磨机中充分混合，取出烘干。

（2）研磨，在980℃保温2小时合成Sm_0.04/3Ba_0.0588Bi_0.4606Na_0.4606TiO₃化合物，再次研磨得Sm_0.04/3Ba_0.0588Bi_0.4606Na_0.4606TiO₃分散均匀粉体。

（3）将（2）中所得粉体装入等离子放电烧结炉的石墨磨具中，加压至50MPa，然后把等离子放电烧结炉快速升温至900℃并保温10分钟，即制备得Sm_0.04/3Ba_0.0588Bi_0.4606Na_0.4606TiO₃无铅反铁电高储能密度陶瓷。

经测试，该方法制备的Sm_0.04/3Ba_0.0588Bi_0.4606Na_0.4606TiO₃无铅反铁电高储能密度陶瓷，基于电滞回线计算的储能密度可达0.7 J/cm³。

实施例2：

（1）采用传统粉体合成技术合成Sm_0.02Ba_0.0582Bi_0.4559Na_0.4559Zr_0.1Ti_0.9O₃粉体：选择高纯度（≧99.8%）的Sm₂O₃、BaCO₃、Bi₂O₃、Na₂CO₃、ZrO₂、TiO₂粉末为原料，按照Sm₂O₃: BaCO₃: Bi₂O₃: Na₂CO₃: ZrO₂: TiO₂ = 0.01: 0.0582: 0.22795: 0.22795: 0.1: 0.9的摩尔比例混合，然后在高能球磨机中充分混合，取出烘干。

（2）研磨，在1060℃保温5小时合成Sm_0.02Ba_0.0582Bi_0.4559Na_0.4559Zr_0.1Ti_0.9O₃化合物，再次研磨得Sm_0.02Ba_0.0582Bi_0.4559Na_0.4559Zr_0.1Ti_0.9O₃分散均匀粉体。

（3）将（2）中所得粉体装入等离子放电烧结炉的石墨磨具中，加压至40MPa，然后把等离子放电烧结炉快速升温至1000℃并保温5分钟，即制备得Sm_0.02Ba_0.0582Bi_0.4559Na_0.4559Zr_0.1Ti_0.9O₃无铅反铁电高储能密度陶瓷。

经测试，该方法制备的Sm_0.02Ba_0.0582Bi_0.4559Na_0.4559Zr_0.1Ti_0.9O₃无铅反铁电高储能密度陶瓷，基于电滞回线计算的储能密度可达1.2 J/cm³。

实施例3：

（1）采用传统粉体合成技术合成Sm_0.4/3Ba_0.048Bi_0.376Na_0.376Zr_0.05Ti_0.95O₃粉体：选择高纯度（≧99.8%）的Sm₂O₃、BaCO₃、Bi₂O₃、Na₂CO₃、ZrO₂、TiO₂粉末为原料，按照Sm₂O₃: BaCO₃: Bi₂O₃: Na₂CO₃: ZrO₂: TiO₂ = 0.2/3: 0.048:0.188: 0.188: 0.05: 0.95的摩尔比例混合，然后在高能球磨机中充分混合，取出烘干。

（2）研磨，在1060℃保温5小时合成Sm_0.4/3Ba_0.048Bi_0.376Na_0.376Zr_0.05Ti_0.95O₃化合物，再次研磨得Sm_0.4/3Ba_0.048Bi_0.376Na_0.376Zr_0.05Ti_0.95O₃分散均匀粉体。

（3）将（2）中所得粉体装入等离子放电烧结炉的石墨磨具中，加压至40MPa，然后把等离子放电烧结炉快速升温至1000℃并保温5分钟，即制备得Sm_0.4/3Ba_0.048Bi_0.376Na_0.376Zr_0.05Ti_0.95O₃无铅反铁电高储能密度陶瓷。

经测试，该方法制备的Sm_0.4/3Ba_0.048Bi_0.376Na_0.376Zr_0.05Ti_0.95O₃无铅反铁电高储能密度陶瓷，基于电滞回线计算的储能密度可达0.8 J/cm³。

实施例4：

（1）采用传统粉体合成技术合成Sm_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃粉体：选择高纯度（≧99.8%）的Sm₂O₃、BaCO₃、Bi₂O₃、Na₂CO₃、ZrO₂、TiO₂粉末为原料，按照Sm₂O₃: BaCO₃: Bi₂O₃: Na₂CO₃: ZrO₂: TiO₂ = 0.1/3: 0.054: 0.2115: 0.2115:0.05: 0.95的摩尔比例混合，然后在高能球磨机中充分混合，取出烘干。

（2）研磨，在1060℃保温5小时合成Sm_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃化合物，再次研磨得Sm_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃分散均匀粉体。

（3）将（2）中所得粉体装入等离子放电烧结炉的石墨磨具中，加压至40MPa，然后把等离子放电烧结炉快速升温至1000℃并保温10分钟，即制备得Sm_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃无铅反铁电高储能密度陶瓷。

经测试，该方法制备的Sm_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃无铅反铁电高储能密度陶瓷，基于电滞回线计算的储能密度可达0.9 J/cm³。

实施例5：

（1）采用传统粉体合成技术合成La_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃粉体：选择高纯度（≧99.8%）的La₂O₃、BaCO₃、Bi₂O₃、Na₂CO₃、ZrO₂、TiO₂粉末为原料，按照La₂O₃: BaCO₃: Bi₂O₃: Na₂CO₃: ZrO₂: TiO₂ = 0.1/3: 0.054: 0.2115: 0.2115:0.05: 0.95的摩尔比例混合，然后在高能球磨机中充分混合，取出烘干。

（2）研磨，在1060℃保温4小时合成La_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃化合物，再次研磨得La_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃分散均匀粉体。

（3）将（2）中所得粉体装入等离子放电烧结炉的石墨磨具中，加压至40MPa，然后把等离子放电烧结炉快速升温至1000℃并保温5分钟，即制备得La_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃无铅反铁电高储能密度陶瓷。

经测试，该方法制备的La_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃无铅反铁电高储能密度陶瓷，基于电滞回线计算的储能密度可达1.1J/cm³。

实施例6：

（1）采用传统粉体合成技术合成Nd_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃粉体：选择高纯度（≧99.8%）的Nd₂O₃、BaCO₃、Bi₂O₃、Na₂CO₃、ZrO₂、TiO₂粉末为原料，按照Nd₂O₃: BaCO₃: Bi₂O₃: Na₂CO₃: ZrO₂: TiO₂ = 0.1/3: 0.054: 0.2115: 0.2115:0.05: 0.95的摩尔比例混合，然后在高能球磨机中充分混合，取出烘干。

（2）研磨，在1060℃保温5小时合成Nd_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃化合物，再次研磨得Nd_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃分散均匀粉体。

（3）将（2）中所得粉体装入等离子放电烧结炉的石墨磨具中，加压至50MPa，然后把等离子放电烧结炉快速升温至1000℃并保温5分钟，即制备得Nd_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃无铅反铁电高储能密度陶瓷。

经测试，该方法制备的Nd_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃无铅反铁电高储能密度陶瓷，基于电滞回线计算的储能密度可达1.4 J/cm³。

实施例7：

（1）采用传统粉体合成技术合成Gd_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃粉体：选择高纯度（≧99.8%）的Gd₂O₃、BaCO₃、Bi₂O₃、Na₂CO₃、ZrO₂、TiO₂粉末为原料，按照Gd₂O₃: BaCO₃: Bi₂O₃: Na₂CO₃: ZrO₂: TiO₂ = 0.1/3: 0.054: 0.2115: 0.2115:0.05: 0.95的摩尔比例混合，然后在高能球磨机中充分混合，取出烘干。

（2）研磨，在1060℃保温2小时合成Gd_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃化合物，再次研磨得Gd_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃分散均匀粉体。

（3）将（2）中所得粉体装入等离子放电烧结炉的石墨磨具中，加压至40MPa，然后把等离子放电烧结炉快速升温至1000℃并保温5分钟，即制备得Gd_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃无铅反铁电高储能密度陶瓷。

经测试，该方法制备的Gd_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃无铅反铁电高储能密度陶瓷，基于电滞回线计算的储能密度可达1.3 J/cm³。

实施例8：

（1）采用传统粉体合成技术合成Dy_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃粉体：选择高纯度（≧99.8%）的Dy₂O₃、BaCO₃、Bi₂O₃、Na₂CO₃、ZrO₂、TiO₂粉末为原料，按照Dy₂O₃: BaCO₃: Bi₂O₃: Na₂CO₃: ZrO₂: TiO₂ = 0.1/3: 0.054: 0.2115: 0.2115:0.05: 0.95的摩尔比例混合，然后在高能球磨机中充分混合，取出烘干。

（2）研磨，在1060℃保温2小时合成Dy_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃化合物，再次研磨得Dy_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃分散均匀粉体。

（3）将（2）中所得粉体装入等离子放电烧结炉的石墨磨具中，加压至40MPa，然后把等离子放电烧结炉快速升温至1000℃并保温8分钟，即制备得Dy_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃无铅反铁电高储能密度陶瓷。

经测试，该方法制备的Dy_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃无铅反铁电高储能密度陶瓷，基于电滞回线计算的储能密度可达1.6 J/cm³。

实施例9：

（1）采用传统粉体合成技术合成Er_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃粉体：选择高纯度（≧99.8%）的Er₂O₃、BaCO₃、Bi₂O₃、Na₂CO₃、ZrO₂、TiO₂粉末为原料，按照Er₂O₃: BaCO₃: Bi₂O₃: Na₂CO₃: ZrO₂: TiO₂ = 0.1/3: 0.054: 0.2115: 0.2115:0.05: 0.95的摩尔比例混合，然后在高能球磨机中充分混合，取出烘干。

（2）研磨，在1060℃保温2小时合成Er_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃化合物，再次研磨得Er_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃分散均匀粉体。

（3）将（2）中所得粉体装入等离子放电烧结炉的石墨磨具中，加压至40MPa，然后把等离子放电烧结炉快速升温至1000℃并保温5分钟，即制备得Er_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃无铅反铁电高储能密度陶瓷。

经测试，该方法制备的Er_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Zr_0.05Ti_0.95O₃无铅反铁电高储能密度陶瓷，基于电滞回线计算的储能密度可达1.5 J/cm³。

实施例10：

（1）采用传统粉体合成技术合成Er_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Sn_0.05Ti_0.95O₃粉体：选择高纯度（≧99.8%）的Er₂O₃、BaCO₃、Bi₂O₃、Na₂CO₃、SnO₂、TiO₂粉末为原料，按照Er₂O₃: BaCO₃: Bi₂O₃: Na₂CO₃: SnO₂: TiO₂ = 0.1/3: 0.054: 0.2115: 0.2115:0.05: 0.95的摩尔比例混合，然后在高能球磨机中充分混合，取出烘干。

（2）研磨，在1060℃保温2小时合成Er_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Sn_0.05Ti_0.95O₃化合物，再次研磨得Er_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Sn_0.05Ti_0.95O₃分散均匀粉体。

（3）将（2）中所得粉体装入等离子放电烧结炉的石墨磨具中，加压至40MPa，然后把等离子放电烧结炉快速升温至1000℃并保温5分钟，即制备得Er_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Sn_0.05Ti_0.95O₃无铅反铁电高储能密度陶瓷。

经测试，该方法制备的Er_0.2/3Ba_0.054Bi_0.423Na_0.423Sn_0.05Ti_0.95O₃无铅反铁电高储能密度陶瓷，基于电滞回线计算的储能密度可达0.9 J/cm³。

Re(BaBiNa)MeTiO无铅反铁电高储能密度陶瓷及其制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。