[發(fā)明專利]一種包含串聯(lián)結構電介質(zhì)的高電容密度的電容器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611263030.7
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN108281284B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設計）人: 羅遂斌;于淑會;孫蓉
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: H01G4/38
• 分類號: H01G4/38;H01G13/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯桂麗

1.一種具有高電容密度的電容器的制備方法，其特征在于，所述電容器包括由正介電材料和負介電材料串聯(lián)組成的電介質(zhì)，所述電介質(zhì)的厚度為2μm～100μm，所述電容器的電容密度為1.5nF/cm²～50nF/cm²，所述正介電材料的厚度為20μm～30μm，所述負介電材料的厚度為8μm～10μm，所述正介電材料的厚度大于所述負介電材料的厚度；

所述正介電材料的介電常數(shù)大于5，所述負介電材料的介電常數(shù)小于-5，記所述正介電材料的介電常數(shù)為M，所述負介電材料的介電常數(shù)為N，則︱M︱≤︱N︱；

所述正介電材料為介電常數(shù)為正值的聚合物基復合材料，所述介電常數(shù)為正值的聚合物基復合材料中包含導電填料，所述導電填料為導電金屬材料，所述導電金屬材料包括金、銀、銅、鐵、鎳、鋁、鋅或鉑中的任意一種或至少兩種的組合，所述導電填料在三個維度的尺寸為100nm～0.5μm；以所述介電常數(shù)為正值的聚合物基復合材料的總質(zhì)量為100wt％計，所述導電填料的質(zhì)量百分比為20wt％～80wt％；

所述負介電材料為介電常數(shù)為負值的聚合物基復合材料，所述介電常數(shù)為負值的聚合物基復合材料中包含導電填料，所述導電填料為導電碳材料，所述導電碳材料包括碳納米管、石墨烯、石墨、炭黑或碳纖維中的任意一種或至少兩種的組合，所述介電常數(shù)為負值的聚合物基復合材料中，所述導電填料在三個維度的尺寸為100nm～0.5μm；以所述介電常數(shù)為負值的聚合物基復合材料的總質(zhì)量為100wt％計，所述導電填料的質(zhì)量百分比為5wt％～20wt％；

所述制備方法為以下三個方案中的任意一種：

方案一：分別制備一面負載有正介電材料前驅(qū)體薄膜的電極和一面負載有負介電材料前驅(qū)體薄膜的電極，然后將一面負載有正介電材料前驅(qū)體薄膜的電極和一面負載有負介電材料前驅(qū)體薄膜的電極進行復合，使正介電材料前驅(qū)體薄膜和負介電材料前驅(qū)體薄膜接觸，然后固化，得到電容器；

方案二：制備一面負載有正介電材料前驅(qū)體薄膜的電極，然后在負載有正介電材料前驅(qū)體薄膜的電極的正介電材料前驅(qū)體薄膜一側(cè)制備負介電材料前驅(qū)體薄膜，再通過負介電材料前驅(qū)體薄膜一側(cè)與另一電極進行復合，然后固化，得到電容器；

方案三：制備一面負載有負介電材料前驅(qū)體薄膜的電極，然后在負載有負介電材料前驅(qū)體薄膜的電極的負介電材料前驅(qū)體薄膜一側(cè)制備正介電材料前驅(qū)體薄膜，再通過正介電材料前驅(qū)體薄膜與另一電極復合，然后固化，得到電容器；

所述復合均采用貼合機進行貼合；

所述制備一面負載有正介電材料的電極的過程包括以下步驟：

(1)將填料添加物、聚合物和溶劑混合，球磨，得到正介電材料前驅(qū)體漿料，所述填料添加物為導電填料，所述導電填料為導電金屬材料；

(2)采用正介電材料前驅(qū)體漿料，在電極的一面制備正介電材料，得到一面負載有正介電材料前驅(qū)體薄膜的電極；

所述制備一面負載有負介電材料前驅(qū)體薄膜的電極的過程包括以下步驟：

(1)’將導電填料、聚合物和溶劑混合，球磨，得到負介電材料前驅(qū)體漿料，所述導電填料為導電碳材料；

(2)’采用負介電材料前驅(qū)體漿料，在電極的一面制備負介電材料，得到一面負載有負介電材料前驅(qū)體薄膜的電極；

步驟(2)所述在電極的一面制備正介電材料前驅(qū)體薄膜的方法，步驟(2)’所述在電極的一面制備負介電材料前驅(qū)體薄膜的方法，方案二所述在負載有正介電材料前驅(qū)體薄膜的電極的正介電材料前驅(qū)體薄膜一側(cè)制備負介電材料前驅(qū)體薄膜的方法，以及方案三所述在負載有負介電材料前驅(qū)體薄膜的電極的負介電材料前驅(qū)體薄膜一側(cè)制備正介電材料前驅(qū)體薄膜的方法選自絲網(wǎng)印刷、噴涂、網(wǎng)輥涂布或逗號刮刀涂布中的任意一種。

2.如權利要求1所述的電容器的制備方法，其特征在于，由正介電材料和負介電材料串聯(lián)而組成的電介質(zhì)的厚度在2μm～50μm。

3.如權利要求1所述的電容器的制備方法，其特征在于，所述介電常數(shù)為正值的聚合物基復合材料中的聚合物為熱固性高分子化合物。

4.如權利要求3所述的電容器的制備方法，其特征在于，所述介電常數(shù)為正值的聚合物基復合材料中的聚合物為環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、酚醛樹脂或聚酯樹脂中的任意一種或至少兩種的組合。