[發明專利]高儲能密度、高儲能效率的AFE電容器的制備、反鐵電薄膜層及制備、柔性AFE電容器

有效

• 申請號: 202011241618.9
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112447413B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 鐘高闊;李江宇;陳騫鑫;任傳來;張園
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: H01G11/84
• 分類號: H01G11/84;H01G4/33;H01G4/08;C23C14/28;C23C14/08
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 任志龍

本申請涉及高儲能密度、高儲能效率的AFE電容器的制備、反鐵電薄膜層及制備、柔性AFE電容器。AFE電容器的制備方法包括以下步驟：在基底上沉積緩沖層；在緩沖層上沉積第一電極層；在電極層上沉積包含兩層以上薄膜的反鐵電薄膜層；在反鐵電薄膜層上沉積第二電極層，得到AFE電容器；其中反鐵電薄膜層通過脈沖激光沉積，且相鄰薄膜包含的元素可相同或不同。本申請制備的AFE電容器提高其最大擊穿電壓；同時，本申請利用不同激發數組分的方法制備的AFE電容器層，提高了AFE電容器儲能密度及儲能效率；具有優異的耐疲勞性與柔性機械性能，利于AFE電容器在彎曲狀態下保持其極化等性能，為新型儲能設備的開發與應用開拓了新的道路。

技術領域

本申請涉及反鐵電氧化物材料領域，更具體而言，其涉及高儲能密度、高儲能效率的AFE電容器的制備、反鐵電薄膜層及制備、AFE電容器

背景技術

儲能電容也稱電化學電容或者超級電容，與傳統靜電電容器不同，具有優異的綜合性能，儲能電容充電速度快，循環使用壽命長，可以串并聯組成超級電容模組，可耐壓儲存更高容量。儲能電容器作為高效儲能裝置的核心，能夠實現高儲能和高功率密度，并且有很好的儲能效率。

反鐵電（AFE）或鐵電（FE）材料具有介電常數大、耐電壓高、極化開關速度快、工作溫度范圍寬等優點，是一種很有前途的儲能材料。與FE相比，AFE具有較高的飽和極化率（Ps）和接近零的剩余極化率（Pr），通常表現出更高的儲能密度和儲能效率。同時，AFE還具有放電速度快、擊穿強度高的特點，這也是儲能材料的重點要求。因此，AFE更適合應用于高儲能密度的儲能電容器的核心。目前，有關AFE儲能性能的研究主要集中在電容器和塊體陶瓷上。與塊體陶瓷相比，AFE電容器具有更高的儲能密度，更易于集成。因此，研究具有高儲能密度的AFE電容器具有重要的實際應用價值。

雖然AFE電容器具有更理想的儲能性能，但是目前大多數AFE電容器都難以實現具有足夠大的極化強度的同時又具有更高的擊穿電壓，這就使得AFE電容器的實際儲能性能大大降低。

發明內容

針對現有技術存在的AFE電容器難以實現具有足夠大的極化強度的同時又具有更高的擊穿電壓的問題，本申請的第一目的在于提供一種高儲能密度、高儲能效率的AFE電容器的制備方法，制得的AFE電容器實現了AFE電容器具有足夠大的極化強度的同時又具有更高的擊穿電壓，提升了AFE電容器實際應用中的儲能性能。

本申請的第二目的在于提供一種反鐵電薄膜層，用于電容器，能夠更好地協調電容器極化強度和擊穿電壓之間的關系，獲得實際應用中的儲能性能更好的AFE電容器。

本申請的第三目的在于提供一種反鐵電薄膜層的制備方法，所述制備方法具有制備方法簡單、易于大批量生產的優點，制得的反鐵電薄膜層性能也更加穩定。

本申請的第四目的在于提供一種AFE電容器，實現了AFE電容器具有足夠大的極化強度的同時又具有更高的擊穿電壓，顯著提升了AFE電容器實際應用中的儲能性能。

為實現上述第一目的，本申請提供了如下技術方案：一種高儲能密度、高儲能效率的AFE電容器的制備方法，包括以下步驟：

在基底上沉積緩沖層；

在緩沖層上沉積第一電極層；

在第一電極層上沉積包含兩層以上薄膜的反鐵電薄膜層；

在反鐵電薄膜層上沉積第二電極層，得到AFE電容器；

其中反鐵電薄膜層通過脈沖激光沉積，且相鄰薄膜包含的元素可相同或不同。