發(fā)布時間：2021-04-07 18:15

　　電介質(zhì)儲能在高功率脈沖電容等領(lǐng)域有著十分重要的應用。隨著電子行業(yè)的迅速發(fā)展,對具有高儲能密度和高儲能效率的電介質(zhì)電容器的需求自然日益增加。其中,線性電介質(zhì)材料因其介電強度高、損耗小等優(yōu)點,是一類重要的電介質(zhì)儲能材料。鎢青銅是僅次于鈣鈥礦的一大類非常重要的電介質(zhì)材料,有適中的介電常數(shù)和非常低的介電損耗,是一類非常有前景的線性儲能材料。本論文系統(tǒng)地研究了具有線性電介質(zhì)特征的充滿型鎢青銅鉭酸鹽陶瓷的儲能特性,并對陶瓷的擊穿機理進行了初步探討。Ba5LaTi3Ta7O30陶瓷是典型的線性電介質(zhì)材料。采用標準固相燒結(jié)法,在燒結(jié)溫度為1550℃的時候陶瓷致密度最高（⁹5%）。其介電損耗低（¹0-3）,介電常數(shù)為159。通過韋伯分布擬合得到的介電強度為639 kV/cm,計算得到最佳的儲能密度為2.9J/cm3,儲能效率約為82%。當燒結(jié)溫度為1525℃的時候,獲得了最大的儲能效率（-94%）,對應的介電強度和儲能密度分別為585 kV/cm和2.3 J/cn3。通過對陶瓷擊穿通道的觀察,初步探究了陶瓷的熱擊穿機制。為了獲得具有細小晶粒和低氣孔率的致密Ba... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２平行板電容器在電場下的電荷分布

距離（ｍ）。顯然電容與兩塊電極板重合的面積乂、電介質(zhì)的介電常數(shù)＆成正比而??與兩極板之間的距離成反比。??圖１．２可以表示電容器的充電過程：當在平行板兩側(cè)施加一個外電場Ｖ，電??介質(zhì)內(nèi)部就會產(chǎn)生極化，等量的異性電荷會在平行板上累積，當兩塊平行板上??積累電荷２所形成的的電勢與外部電場Ｖ相等的時候，充電過程完成，ｇ／ｒ就??是電介質(zhì)的電容值。有些時候，電介質(zhì)的相對介電常數(shù)會隨著外加電場的改??變而改變，由公式１．１可知。電容Ｃ也會被改變。這個時候，電容的實時值可以??對遞增量求導得到：??Ｃ?＝包?（１．２）??ｄｖ??在電容器充電的過程中，外電場對電介質(zhì)內(nèi)部電荷做功，與此同時電能被存儲??在了電介質(zhì)中，被存儲的能量灰可以由以下公式得到［２］：??Ｗ?＝?｜〇ｅ?Ｖ｛ｑ）ｄｑ?＝?＝?＝?＾?ＣＶ２?（１．３）??１．２．２電介質(zhì)電容器儲能密度測試方法??為了便于比較，研究中電介質(zhì)的儲能密度一般用電介質(zhì)單位體積儲存的能??量？／來表示

?（１．９）??可以看出，線性電介質(zhì)的儲能密度與相對介電常數(shù)＆和介電強度＆的平方成正??比，從圖１．４可以看出，對于非線性電介質(zhì)而言，公式１．９并不適用。??除了儲能密度以外，儲能效率的大小也是影響儲能性能的關(guān)鍵性因素，??圖］．５是典型鐵電體材料的電滯回線：??＇?Ｉ?１?Ｉ?Ｉ?１?Ｉ?１??■?－??－ｉ?Ｗ?＇．??§??ｒ?ａ?Ｕ??§?；；??Ｉ?？?／?／?Ｉ?■??Ｊ?ｊ?■??＿?！：??－＇ｉ?＇?ｉ?＊?ｉ?＇?ｉ?＇??Ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｆｉｅｌｄ?（ｋＶ／ｍｍ）?ｆ?ｂｒｅａｋｄｏｗｎ??圖１．５典型鐵電體材料的電滯回線�！荆罚�??Ｆｉｇ．?１．５?Ｔｙｐｉｃａｌ?ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ?ｏｆ?ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｏｎ?ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｆｉｅｌｄ?ｆｏｉ?ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ．??其中藍色部分是儲能密度，綠色部分是放電過程中散失的能量，儲能效率Ｖ可以簡??單的表迖為：??？］＝Ｊｒｅｃｏ＇ｅｍｂｌｅ?ｘｌ〇〇％?（１．１０）??ｓｔｏｒｅ??１．３影響高儲能電容器性能的因素??為了提高電介質(zhì)電容器的儲能密度，我們不得不去研究哪些因素會影響電??介質(zhì)材料的儲能密度。一般來說，薄膜電介質(zhì)材料的儲能密度遠比塊體電介質(zhì)??材料的儲能密度優(yōu)異，這是因為薄膜電介質(zhì)材料一般具有超高的介電強度和比??較適中的介電常數(shù)［８］。但是與塊體材料相比


本文編號：3123951