1. 研究目的与意义（文献综述）

能源的利用与储存一直是人们密切关注的重要研究领域之一。目前使用的主要是矿物能源有煤、石油、天然气等，存在三个主要的问题：一是矿物能源资源有限，是不可再生资源，消耗完就枯竭了；二是能源利用效率低，我国能源利用效率比发达国家低得多，有比例很大的能源在开采、加工转换、储运和终端利用过程中损失和浪费。三是环境污染严重。我国人口基数大，能源分布不平衡，能源问题显得尤为严重。为解决传统能源利用中存在的问题，除了提高矿物能源的利用效率、保护环境外，需要开发新的环境友好型的可再生能源及其转换技术。可再生能源不存在能源耗竭的可能，日益受到许多国家的重视，尤其是能源短缺的国家。除了新能源的收集外，能量的存储也是非常重要的问题，储能材料的研究是其中的关键技术性问题。按储能时间的长短分为长时间储能的电池和短时间储能的电容器。电池具有较大的能量密度和较低的功率密度，而传统电容器具有较大的功率密度和较低的能量密度。随着新能源、混合电动汽车、脉冲激光器件的快速发展，对小体积、高功率密度、高储能密度的电容器储能设备的需求愈加迫切，研制储能密度高的固态电介质材料成为一个亟待解决的关键技术问题。现在应用得较多的固态储能介质有高分子聚合物和介质陶瓷。高分子聚合物，具有耐压强度高，质量轻，易于大面积制备等优点。但是较低的温度稳定性限制了聚合物的使用范围。而陶瓷有较高的介电常数、较宽的工作温度和较好的化学稳定性，成为了理想的脉冲储能介质材料之一。但陶瓷普通存在耐压强度低的问题，限制了其在储能器件中的应用。因此，如何增加陶瓷基材料的耐压强度成为储能介质陶瓷研究的重点。钛酸锶钡Ba1-xSrxTiO（3 x=0-1）是钛酸钡和钛酸锶的无限固溶体，兼有BaTiO3的高介电性和 SrTiO3的低损耗，高稳定性等优异的介电性能，其居里温度，介电性能和光学性能可以根据Ba/Sr比例变化进行调节，在电子元件的应用领域里具有重要的意义。当 x≥0.5 时介电常数高，在室温下是顺电相，可以发挥其高温稳定的优点，但由于耐压强度不高，储能密度有限，不能满足许多重要方面的需求。因此对BST陶瓷耐压强度和储能密度的提升成为了当前中外研究学者共同研究的热点问题。当前对BST陶瓷的储能密度的提高主要在于对其抗击穿强度的提高，而目前通过包覆改性来提高BST陶瓷抗击穿强度。#8482;人们尝试用不同Ba/Sr比例的BST作为基体，使用不同种类的耐压材料对 BST进行包覆以提升其介电性能，刘萍曾经用溶胶-凝胶法制备了以 Ba0.6Sr0.4TiO3 粉体为核心颗粒含SiO2/MgO的有机凝胶包覆的BST粉体，研究结果表明硅镁氧化物的低介电常数大大冲淡BST的介电常数，但是硅镁氧化物烧结时阻止了BST颗粒的长大，使得烧结体中的BST颗粒中的BST晶粒粒度控制在较小的范围内，从而优化烧结体的介电性能。湛海涯采用溶胶凝胶法用Al2O3以及陶瓷助烧剂对锆酸钡进行包覆获得了包覆层表面光滑，均匀连续的双层包覆改性粉体。在对陶瓷的内部结构以及内部晶粒的研究中发现在陶瓷中，中间层Al2O3 层能有效阻止陶瓷内部的晶粒尺寸的增大，并且能使陶瓷的致密性明显上升。王志文研究了在 BST 表面覆盖上不同配比的 Al2O3 以及SiO2的混合物成功的改善了BST陶瓷的内部结构，大大的提高了他的抗击穿强度，同组实验中未包覆的BaxSr1-xTiO3（x=0.4）陶瓷的储能密度约在 0.24J/cm³，而通过包覆成功的将其储能密度提升到了5.09J/cm³。两者相差巨大，上述各项研究结果表明包覆是提高 BST的储能密度是行之有效的方法。因此，本实验计划对BST陶瓷进行包覆改性以提高其相关电学性能。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究内容

bst陶瓷的制备和结构测试。bst陶瓷包覆制备工艺的研究，包括草酸盐共沉淀法制备晶粒尺寸可控的纳米级bst粉体，溶胶-凝胶法在bst粉体外包覆sio2，传统烧结制备致密的细晶bst陶瓷等。用xrd、tem和sem表征其相结构、包覆结构、陶瓷的晶粒大小和致密度等信息。测试bst陶瓷介电性能研究。测量陶瓷的介温曲线和交流电导率，分析包覆工艺对介温曲线和介电非线性的影响。bst陶瓷的铁电和储能特性研究。测试陶瓷的p-e曲线，计算其储能密度和储能效率。探索包覆对bst陶瓷铁电和储能性能的影响，设计高性能的无铅储能陶瓷。

3. 研究计划与安排

(1).第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，确定方案，完成开题报告；

(2).第4－9周：共沉淀法制备晶粒均匀、尺寸可控的bst粉体，并选取sio₂作为包覆层，制备sio₂包覆bst粉体，确定制备工艺参数；

(3).第10－14周：制备sio₂包覆bst陶瓷样品，探讨包覆工艺及烧结工艺对样品储能性能的影响机理。

4. 参考文献（12篇以上）

[1].刘萍.钛酸锶钡粉体颗粒的包覆工艺及其烧结性能的研究[d].天津大学, 2006.

[2].湛海涯.氧化铝与助烧剂双层包覆锆酸钡复合粉体的制备及其陶瓷烧结性能的研究[d].西北大学, 2012.

[3].邓国平，玻璃添加(ba,sr)tio3基陶瓷的制备技术与介电性能研究[d].武汉理工大学，2011.