一种高温度稳定性双层储能陶瓷及其制备方法与流程

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，特别涉及一种高温度稳定性(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3-3wt％lico3/(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3-3wt％mgo双层储能陶瓷的制备方法。

背景技术：

进入21世纪，环境污染问题日益突出，为解决传统交通工具对环境带来的污染，混合电力交通工具进入人们的视野，而储能元件作为混合电力交通工具中重要的部分，直接影响其性能。为此，人们对做了大量关于储能元件的研究。相比超级电容、燃料电池等，储能陶瓷具有功率密度高、充放电速度快、输出电流大等优势，逐渐成为研究热点。然而，由于陶瓷储能特性受温度影响较大，从而限制了其应用。因此急需研发一种高温度稳定性的储能陶瓷。

技术实现要素：

本发明的目的，是为克服现有储能陶瓷温度稳定性差的缺点，采用叠层的方法，提供一种高温度稳定性的双层储能陶瓷的制备方法。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种高温度稳定性双层储能陶瓷，化学表达式为(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3-3wt％

lico3/(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3-3wt％mgo。

该双层储能陶瓷的制备方法，具有如下步骤：

(1)(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3粉料制备

a.将ba源粉料、ca源粉料、zr源粉料以及ti源粉料按照化学计量比进行混合；

b.将混合后的粉料球磨12小时；

c.将球磨后的粉料在1200℃下预烧4小时，从而获得(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3粉料。

(2)(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3-3wt％lico3粉料制备

以(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3粉料为基础，外加3wt％lico3以及1wt％pva粘结剂，将三者混合并球磨12小时，从而获得(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3-3wt％lico3粉料；

(3)(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3-3wt％mgo粉料制备

以(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3粉料为基础，外加3wt％mgo粉料以及1wt％pva粘结剂，将三者混合并球磨12小时，从而获得(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3-3wt％mgo粉料。

(4)(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3-3wt％lico3/(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3-3wt％mgo双层陶瓷的制备

分别称取等质量的(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3-3wt％lico3粉料和(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3-3wt％mgo粉料，并按照先后顺序放入模具中，压制成型为陶瓷生坯；

(5)排胶

将步骤(4)压制成型后的陶瓷生坯于400～700℃进行排胶；

(6)烧结

将步骤(4)排胶完成后的陶瓷生坯于1300～1450℃进行烧结，保温时间为3～5小时，制得高温度稳定性双层储能陶瓷。

所述步骤(1)的.ba源粉料、ca源粉料、zr源粉料以及ti源粉料为baco3粉料、caco3粉料、zro粉料、tio2粉料。

所述步骤(1)的预烧升温速率为5℃/min。

所述步骤(4)的陶瓷生坯压制成型采用的压力为4mpa。

所述步骤(6)的烧结升温速率为5℃/min，降温速率为10℃/min。

所述步骤(6)的烧结温度为1350℃，保温时间为4小时。

本发明制备的(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3-3wt％lico3/(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3-3wt％mgo双层储能陶瓷，具有良好的温度稳定特性，在20℃-100℃范围内工作时，储能密度变化率为13.38％～18.49％，可作为储能元件应用于相关领域。

附图说明

图1为实施例1制备的双层储能陶瓷的储能特性随温度的变化关系图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例中所用的baco3粉料、caco3粉料、zro粉料、tio2粉料、lico3粉料以及mgo粉料，均为市售分析纯原料。

实施例1

(1)(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3粉料制备

a.将baco3粉料、caco3粉料、zro粉料以及tio2粉料按照化学计量比进行混合；

b.将混合后的粉料球磨12小时；

c.将球磨后的粉料在1200℃下预烧4小时，预烧升温速率为5℃/min，从而获得(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3粉料。

(2)(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3-3wt％lico3粉料制备

秤取(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3粉料4g，在(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3粉料基础上，外加3wt％lico3粉料和1wt％pva粘结剂，将三者混合并球磨12小时，从而获得(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3-3wt％lico3粉料。

(3)(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3-3wt％mgo粉料制备

秤取(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3粉料4g，在(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3粉料基础上，外加3wt％mgo粉料和1wt％pva粘结剂，将三者混合并球磨12小时，从而获得(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3-3wt％mgo粉料。

(4)(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3-3wt％lico3/(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3-3wt％mgo双层陶瓷的制备

分别称取等质量的(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3-3wt％lico3粉料和(ba0.85ca0.15)(zr0.1ti0.9)o3-3wt％mgo粉料各0.2g，并按照先后顺序放入模具中，成型压力为4mpa，压制成型为陶瓷生坯。

(5)排胶

将压制成型后的陶瓷生坯放入低温炉中进行排胶，排胶温度700℃。

(6)烧结

排胶完成后于1350℃进行烧结，保温时间为4小时，烧结升温速率为5℃/min，降温速率为10℃/min，制得高温度稳定性双层储能陶瓷。

图1为实施例1制备的双层储能陶瓷的储能特性随温度的变化关系图。制备的双层储能陶瓷在20℃-100℃之间工作时，储能密度从127毫焦/立方厘米下降到110毫焦/立方厘米，其在20℃-100℃范围内的变化率为13.38％，说明其具有良好的温度稳定特性。

实施例2

实施例2制备工艺完全相同于实施例1，只是双层陶瓷的保温时间为5小时，制备的双层储能陶瓷在20℃-100℃范围内工作时，储能密度变化率为16.76％。

实施例3

实施例3制备工艺完全相同于实施例1，只是双层陶瓷的烧结温度为1450℃，制备的双层储能陶瓷在20℃-100℃范围内工作时，储能密度变化率为15.93％。

实施例4

实施例4制备工艺完全相同于实施例1，只是双层陶瓷的烧结温度为1300℃，保温时间为3小时，制备的双层储能陶瓷在20℃-100℃范围内工作时，储能密度变化率为18.49％。