13 Sn掺杂对(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3材料介电和储能性能的影响

肖云辉;李海钰;万宝全;张奇伟;

• 1:内蒙古科技大学材料与冶金学院

•  

摘要(Abstract)：

随着电力电子系统的集成化及小型化的快速发展,在脉冲功率系统应用中,对介质储能材料的性能提出了更高的要求.(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3(KNN)基储能材料具有高的居里温度(415℃左右),良好的铁电和压电性能,有利于高电场作用下的电能储存.采用传统高温固相烧结制备Sn掺杂的KNN无铅储能介质陶瓷材料,研究锡离子的掺杂量对KNN体系材料结构、介电和储能性能的影响.结果表明:Sn离子的引入有效改善KNN材料的烧结特性,获得了结构均匀、致密的材料.随着Sn离子掺杂量的增加,介电损耗在100 kHz时从0.090 3减小到0.074 3,当x=0.005时储能密度达到最大值,约为3.2 J/cm~3.

关键词(KeyWords)： 储能材料;(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3;介电损耗;储能密度

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金资助项目(51462028);; 内蒙古自治区自然科学基金资助项目(2018JQ06)

作者(Author): 肖云辉;李海钰;万宝全;张奇伟;

Email:

参考文献(References)：

• [1] 张天富.铅基铁电材料氧空位相关的弛豫与铁电储能及电卡效应研究[D].广州:广东工业大学,2018.

• [2] LI J Y,ZHANG L S,DUCHARME S.Electric energy density of dielectric nanocomposites[J].Appl.Phys.Lett.,2007,90:132901.

• [3] 庞旭明.铌酸盐无铅压电陶瓷烧结特性及压电性能研究[D].南京:南京航空航天大学,2012.

• [4] PANDA P K.Environmental friendly lead-free piezoelectric materials[J].J Mater Sci,2009,44:5049-5062.

• [5] LIN D,KWOK K W,CHAN H L W.Microstructure,phase transition,and electrical properties of K0.5Na0.5LixNbTayO3 lead-free piezoelectric ceramics [J].Journal of Applied Physics,2007,102:034102.

• [6] 付健.碱金属铌酸盐基无铅压电陶瓷的组成、结构与性能关系研究[D].合肥:合肥工业大学,2013.

• [7] HAO J,XU Z,CHU R,et al.Fatigue-resistant,temperature-insensitive strain behavior and strong red photoluminescence in Pr-modified 0.92(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.08(Ba0.90Ca0.10)(Ti0.92Sn0.08)O3 lead-free ceramics[J].Journal of the European Ceramic Society,2017,37(2):877-882.

• [8] EGERTON L,DILLON D M.Piezoelectric and dielectric properties of ceramics in the system potassium-sodium niobate[J].Journal of the American Ceramic Society,1959,42(9):438-442.

• [9] RUBIO-MARCOS F,ROMERO J J,FERNANDEZ J F.Effect of the temperature on the synthesis of (K,Na)NbO3-modified nanoparticles by a solid state reaction route[J].Journal of Nanoparticle Research,2010,12(7):2495-2502.