[發明專利]一種高儲能低損耗的雙層復合膜的制備方法

有效

• 申請號: 202010861419.1
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN111961241B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 徐建華;孫松;郭繼民;李霞麗;楊雨萌;楊亞杰;周榆久;陳富佳
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C08J7/04
• 分類號: C08J7/04;C08J5/18;C08L79/08;C09D127/16
• 代理公司: 北京知果之信知識產權代理有限公司 11541
• 代理人: 崔金

本申請公開了一種高儲能低損耗的雙層復合膜的制備方法，包括以下步驟：選取高介電常數材料，并配制成溶液：將高介電常數材料溶于有機溶劑中，攪拌至材料完全溶解；配制聚醚酰亞胺溶液：將聚醚酰亞胺溶液均勻澆鑄于基板上，烘干，得聚醚酰亞胺薄膜；在聚醚酰亞胺薄膜表面均勻流延一層高介電常數材料溶液，烘干，得所述雙層復合膜；本發明的有益效果為：本發明所述雙層復合膜PVDF基材料可以提高聚醚酰亞胺(PEI)薄膜的介電常數以及擊穿場強，使雙層復合膜可得到更高的儲能密度；PEI薄膜可通過抑制PVDF基材料的極化馳豫以及漏電流來降低介電損耗，解決薄膜電容器工作時產熱過高的問題，使得高儲能的薄膜電容器應用成為了可能。

技術領域

本申請屬于電容器領域，具體涉及一種高儲能低損耗的雙層復合膜的制備方法。

背景技術

有機薄膜電容器可以在超高電壓、超大電流、超高功率應用場景下穩定地工作，廣泛應用于國防軍事、基礎科研和電力民用的多個領域，是新概念武器、新能源汽車、可再生能源發電系統的基礎元件。但是，目前使用最多的聚丙烯(縮寫為PP)介質膜由于介電常數低難以滿足越來越高的儲能密度要求，而具有強極化的材料(如聚偏氟乙烯等)由于其高介電損耗的缺點無法投入實際應用。為了滿足各領域對新型高儲能密度薄膜電容器的迫切需求，本發明提供了一種應用方案，在提高聚合物介質膜介電常數的同時保證其介電損耗低于一定閾值，達到實際應用的目的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有高介電常數、低介電損耗的高儲能低損耗的雙層復合膜的制備方法。

為實現本發明的上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供一種高儲能低損耗的雙層復合膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)選取高介電常數材料，并配制成溶液：將高介電常數材料溶于有機溶劑中，攪拌至材料完全溶解；優選地，高介電常數材料為介電常數＞12的材料；

(2)配制聚醚酰亞胺溶液：將聚醚酰亞胺溶于有機溶劑中，加熱、攪拌至聚醚酰亞胺完全溶解；

(3)將聚醚酰亞胺溶液均勻澆鑄于基板上，烘干，得聚醚酰亞胺薄膜；在聚醚酰亞胺薄膜表面均勻流延一層高介電常數材料溶液，烘干，得所述雙層復合膜。

上述一種高儲能低損耗的雙層復合膜的制備方法，作為一種優選的實施方案，步驟(1)中，所述高介電常數材料為聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氟氯乙烯，優選地，有機溶劑為DMF,更優選地，配制所得溶液的濃度為8％-17％。

其濃度選為8％-17％，發明人經過大量的實驗研究得到，在該濃度范圍內，成膜性較好，保證了所得雙層復合膜的高介電、低損耗性能。

聚偏氟乙烯(PVDF)基材料大多具有鐵電特性，由于其在電場下具有強極化，從而具有高介電常數，但是由于極化的馳豫特性，即極化來不及響應電場的變化，PVDF基材料又具有高介電損耗的特性，在薄膜電容器的實際應用過程中，由于有機薄膜散熱性差，介質層的介電損耗產熱難以散出容易導致電容器的損壞。

而本發明將PVDF基材料與聚醚酰亞胺(PEI)構成雙層膜結構，一方面，PVDF基材料可以提高PEI薄膜的介電常數以及擊穿場強，由儲能密度公式可知雙層復合膜可得到更高的儲能密度；另一方面，可以通過抑制PVDF基材料的極化馳豫以及漏電流來降低介電損耗，解決薄膜電容器工作時產熱過高的問題，使得高儲能的薄膜電容器應用成為了可能。

上述一種高儲能低損耗的雙層復合膜的制備方法，作為一種優選的實施方案，步驟(2)中，有機溶劑為NMP，優選地，加熱的溫度為40-80℃，更優選地，聚醚酰亞胺溶液的濃度為10％-18％。

NMP指N-甲基吡咯烷酮，為無色透明油狀液體，微有胺的氣味，揮發度低、熱穩定性、化學穩定性均佳。

聚醚酰亞胺溶液的濃度為10％-18％，發明人經過大量的實驗研究，若聚醚酰亞胺溶液的濃度高于或低于此值，不易成膜。