[发明专利]高温下高储能密度和高充放电效率的电容器薄膜制备方法在审

专利信息
申请号: 201810788742.3 申请日: 2018-07-18
公开(公告)号: CN108962592A 公开(公告)日: 2018-12-07
发明(设计)人: 李琦;何金良;成桑;周垚 申请(专利权)人: 清华大学
主分类号: H01G4/06 分类号: H01G4/06;H01G4/08;H01G4/10;H01G4/18;H01G4/33;C23C14/06;C23C14/08;C23C14/35
代理公司: 北京汇信合知识产权代理有限公司 11335 代理人: 戴凤仪
地址: 100084*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 充放电效率 聚合物电容器 薄膜 高介电常数层 电容器薄膜 高绝缘性能 高储能 高电场 薄层 制备 磁控溅射技术 等效介电常数 电荷阻挡层 高介电常数 薄膜表面 宽能带隙 泄漏电流 有效抑制 真空射频 电荷 电极 储能 沉积
【权利要求书】:

1.一种高温下高储能密度和高充放电效率的电容器薄膜制备方法,其特征在于:通过真空射频磁控溅射技术在聚合物电容器薄膜表面先后沉积高介电常数层和高绝缘性能薄层;利用高介电常数层具有高介电常数的特点以提高薄膜的等效介电常数,从而提高其能量密度。利用高绝缘性能薄层的宽能带隙,将其作为电荷阻挡层,从而有效抑制高温高电场作用下由于电极处的电荷注入而形成的泄漏电流,进而提高聚合物电容器薄膜在高温高电场作用下的充放电效率;最终达到同时提高聚合物电容器薄膜在高温下能量密度和充放电效率的目的。

2.根据权利要求1所述的高温下高储能密度和高充放电效率的电容器薄膜制备方法,其特征在于:所述真空射频磁控溅射技术为磁铁(1)产生螺旋磁场加速电子崩中的电子,电子在电场作用下飞向阳极的途中与氩原子发生碰撞,氩原子电离出新的电子与氩离子,飞向靶材的氩离子轰击固定于铜背靶(2)上的靶材(3)的表面,使靶材发生溅射,中性的靶材原子沉积在聚合物电容器薄膜表面。屏蔽罩(4)用于保护除靶材外的其他地方免受氩离子的轰击,基片台(5)在溅射过程中可以旋转,保证得到的薄膜厚度相对均匀,水冷装置用来保证溅射过程中靶材的温度不会升至过高而损坏靶材。

3.根据权利要求2所述的高温下高储能密度和高充放电效率的电容器薄膜制备方法,其特征在于:所述真空射频磁控溅射技术包括两路工作气体,其中一路为工作气体氩气,另一路为与溅射靶材相关的补充气体;真空室内工作气体与补充气体的压强以及两者之间分压比的调节标准为靶材能够产生稳定的辉光放电,且能够在聚合物表面结合形成致密的薄膜。

4.根据权利要求2所述的高温下高储能密度和高充放电效率的电容器薄膜制备方法,其特征在于:所述真空射频磁控溅射技术中射频电源的频率在300kHz-300GHz。

5.根据权利要求1所述的高温下高储能密度和高充放电效率的电容器薄膜制备方法,其特征在于:所述高介电常数层为具有高介电常数的材料,如五氧化二钽、二氧化铪、二氧化锆,并且相对应的所选择的磁控溅射靶材为金属钽靶、金属铪靶、金属锆靶,对应的补充气体为氧气。

6.根据权利要求4所述的高温下高储能密度和高充放电效率的电容器薄膜制备方法,其特征在于:所述无机高介电常数层厚度在100nm-3μm。

7.根据权利要求1所述的高温下高储能密度和高充放电效率的电容器薄膜制备方法,其特征在于:所述高绝缘性能薄层为具有宽能带隙的材料,如氧化铪、六方氮化硼,相对应所选择的磁控溅射靶材为二氧化铪靶材、六方氮化硼靶材,对应的补充气体为氧气、氮气。

8.根据权利要求7所述的高温下高储能密度和高充放电效率的电容器薄膜制备方法,其特征在于:所述高绝缘层厚度在100nm-300nm。

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