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一种有机 薄膜超级电容复合介质生产工艺

阅读：1027发布：2020-12-27

专利汇可以提供一种有机薄膜超级电容复合介质生产工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种有机薄膜超级电容复合介质生产工艺，包括(1)、真空镀膜：在有机薄膜的表面通过真空镀膜的方法喷镀一种高介电常数材料，形成复合介质层；(2)、真空蒸镀：步骤(1)得到的有机薄膜通过真空蒸镀方式在表面形成一层金属铝膜作为电极。本发明通过上述方法处理εr可达到80-700，与常规有机薄膜电容器的εr相比，εr大大得到了提高，从而大大提升电容量C。，下面是一种有机薄膜超级电容复合介质生产工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种有机薄膜超级电容复合介质生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、真空镀膜：在有机薄膜的表面通过真空镀膜的方法喷镀一种高介电常数材料，形成复合介质层；
(2)、真空蒸镀：步骤(1)得到的有机薄膜通过真空蒸镀方式在表面形成一层金属铝膜作为电极。
2.根据权利要求1所述的一种有机薄膜超级电容复合介质生产工艺，其特征在于，所述的高介电常数材料为钛、钛氧化物、氧化锆、氧化銣、氧化钒以及钛酸钡、锶的一种或多种，所述高介电常数材料的目数不大于100纳米。
3.根据权利要求1或2所述的一种有机薄膜超级电容复合介质生产工艺，其特征在于，所述步骤(1)中真空镀膜的采用分子束镀膜，具体操作步骤为：将高介电常数材料通过分子束外延装置，在超真空、温度100-300℃条件下将高介电常数材料以束状分子流射向有机薄膜表面以形成100nm-500nm的复合介质层。
4.根据权利要求1或2所述的一种有机薄膜超级电容复合介质生产工艺，其特征在于，所述步骤(1)中真空镀膜的采用磁控镀膜，具体操作步骤为：将高介电常数材料在1000-
1500℃温度条件下模压烧结成块，在超真空和100-300℃温度条件下通过高频溅射方式将高介电常数材料沉积在有机薄膜表面上，以形成100nm-500nm的复合介质层。
5.根据权利要求1或2所述的一种有机薄膜超级电容复合介质生产工艺，其特征在于，所述步骤(2)中真空蒸镀的具体操作步骤为：将真空镀膜好的有机薄膜在超真空和100-300℃条件下通过电阻蒸发镀膜方式将金属铝均匀蒸镀于有机薄膜表面上以形成电极。

说明书全文

一种有机薄膜超级电容复合介质生产工艺

技术领域

[0001] 本发明属于储能工艺领域，具体地说，涉及到一种有机薄膜超级电容复合介质生产工艺。

背景技术

[0002] 随着技术水平的发展，电子、家用电器、通讯设备等多个行业更新换代周期越来越短，薄膜电容器凭其良好的电工性能和高可靠性，成为推动上述行业更型换代不可或缺的电子元件。未来随着数字化、信息化、网络化建设的进一步发展和国家在电网建设、电气化铁路建设、节能照明、混合动力汽车、清洁能源如风电发电、太阳能发电等方面加大投入以及消费类电子产品的升级，薄膜电容器将得到更加快速的增长。

[0003] 薄膜电容器绝缘电阻高，耐热性好，具有自愈及无感特性和良好的高频绝缘性能。电容量和介质损耗角在很大频率范围内与频率无关，随温度变化小，而其介电强度随温度升高而有所增加，是其它介质材料难以具备的，且耐温高、吸收系数小。

[0004] 但薄膜电容器的最大缺陷就是容量小、体积大，电容器电容量计算公式为：

[0005]

[0006] 其中ε0-真空介电常数 εr-电介质相对介电常数

[0007] S-电极的表面积 d-极极间的距离

[0008] 由上所述可以看出提升电容器的容量就是提高薄膜的表面积和其相对介电常数εr，但由薄膜电容器的构造可以看出，其表面积因是拉膜制造，其面积相对固定，而薄膜作为介质其介电常数相对较低，一般为1.2-3.2左右，这就大大限制了薄膜电容器的应用范围。国内外诸多科研院所和企业研发人员将主攻方向集中于如何提高薄膜的介电常数εr上并已取得一定的进展，在已有的实验报道中已有通过混合溶液法和原位聚合法取得介电常数达49的报道，但在应用上尚无相关报道。

发明内容

[0009] 针对上述问题，本发明提供了一种有机薄膜超级电容复合介质生产工艺，大大提高εr，从而提高电容器的容量。

[0010] 本发明采用的技术方案是：

[0011] 一种有机薄膜超级电容复合介质生产工艺，包括以下步骤：

[0012] (1)、真空镀膜：在有机薄膜的表面通过真空镀膜的方法喷镀一种高介电常数材料，形成复合介质层；

[0013] (2)、真空蒸镀：步骤(1)得到的有机薄膜通过真空蒸镀方式在表面形成一层金属铝膜作为电极。

[0014] 作为优选，所述的高介电常数材料为钛、钛氧化物、氧化锆、氧化銣、氧化钒以及钛酸钡、锶的一种或多种，所述高介电常数材料的目数不大于100纳米。

[0015] 作为优选，所述步骤(1)中真空镀膜的采用分子束镀膜，具体操作步骤为：将高介电常数材料通过分子束外延装置，在超真空、温度100-300℃条件下将高介电常数材料以束状分子流射向有机薄膜表面以形成100nm-500nm的复合介质层。

[0016] 作为优选，所述步骤(1)中真空镀膜的采用磁控镀膜，具体操作步骤为：将高介电常数材料在1000-1500℃温度条件下模压烧结成块，在超真空和100-300℃温度条件下通过高频溅射方式将高介电常数材料沉积在有机薄膜表面上，以形成100nm-500nm的复合介质层。

[0017] 作为优选，所述步骤(2)中真空蒸镀的具体操作步骤为：将真空镀膜好的有机薄膜在超真空和100-300℃条件下通过电阻蒸发镀膜方式将金属铝均匀蒸镀于有机薄膜表面上以形成电极。

[0018] 本发明通过上述方法处理εr可达到80-700，与常规有机薄膜电容器的εr相比，εr大大得到了提高，从而大大提升电容量C。

具体实施方式

[0019] 下面通过具体的实施例对本发明做进一步的详细描述。

[0020] 实施例1：

[0021] (1)、真空镀膜：在规格为12μm的聚丙烯薄膜表面通过分子束镀膜的方法喷镀一种高介电常数材料，形成复合介质层，具体操作步骤为：将高介电常数材料通过分子束外延装置，在超真空、温度100-300℃条件下将高介电常数材料以束状分子流射向聚丙烯薄膜表面以形成100nm-500nm的复合介质层；

[0022] (2)、真空蒸镀：步骤(1)得到的聚丙烯薄膜通过真空蒸镀方式在表面形成一层金属铝膜作为电极，具体操作步骤为：将真空镀膜好的聚丙烯薄膜在超真空和100-300℃条件下通过电阻蒸发镀膜方式将金属铝均匀蒸镀于聚丙烯薄膜表面上以形成电极。

[0023] 高介电常数材料采用钛酸钡和二氧化钛，按8:2比例复合。

[0024] 实施例2：

[0025] (1)、真空镀膜：在规格为12μm的聚丙烯薄膜表面通过磁控镀膜的方法喷镀一种高介电常数材料，形成复合介质层，具体操作步骤为：将高介电常数材料在1000-1500℃温度条件下模压烧结成块，在超真空和100-300℃温度条件下通过高频溅射方式将高介电常数材料沉积在聚丙烯薄膜表面上，以形成100nm-500nm的复合介质层；

[0026] (2)、真空蒸镀：步骤(1)得到的聚丙烯薄膜通过真空蒸镀方式在表面形成一层金属铝膜作为电极，具体操作步骤为：将真空镀膜好的聚丙烯薄膜在超真空和100-300℃条件下通过电阻蒸发镀膜方式将金属铝均匀蒸镀于聚丙烯薄膜表面上以形成电极。

[0027] 高介电常数材料采用钛酸钡和二氧化钛，按8:2比例复合。

[0028] 将实施例1、2和常规聚丙烯薄膜电容器材料制成同等体积的电容器并进行性能比较，具体见下表：

[0029]材料介电常数容量(μF)
聚丙烯薄膜(12μm) 2.3 0.12
实施例1 243 13.6
实施例2 372 32.7

[0030] 从上表可以看出，通过在有机薄膜表面复合高介电常数材料可以获得超级大容量的有机薄膜电容器。

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