[发明专利]利用大气压低温等离子体提高电容器储能密度的方法

说明书

本发明涉及一种利用大气压低温等离子体提高电容器储能密度的方法，包括：将待处理的电容器薄膜清洗、干燥；选定大气压低温等离子体产生设备，将所述电容器薄膜放置于大气压低温等离子体产生设备的等离子体产生区域；选定高压电源、前驱物和工作气体的种类，并调整放电参数和工作气体流速；进行等离子体沉积处理。本发明利用大气压低温等离子体处理电容器薄膜，电容器薄膜表面击穿场强可提高17％及以上,储能密度提高23％及以上。

技术领域

本发明涉及一种利用大气压低温等离子体提高电容器储能密度的方法。

背景技术

储能电容器因具有高储能密度、充放电速度快、抗循环老化、适用于高温高压等极端环境和性能稳定等优点，近年来在电力系统、电子器件、脉冲功率源等方面扮演着重要的角色。电容器薄膜材料由于具有良好的柔韧性、击穿场强高、质量轻、加工温度低、可以大面积成膜等优势，被广泛应用。但由于其介电常数和击穿场强低，储能密度受到限制。通过电容器薄膜改性或掺杂可以提高电容器薄膜的击穿场强，从而提高电容器储能密度，是当前的研究热点。

中国专利CN201310099868.7公开了一种耐高压高储能密度电容器及其制备方法。它采用金属靶或/和导电氧化物靶，单靶以磁控溅射的方式在基体上沉积金属薄膜或氧化物薄膜或两种薄膜叠加。该发明制造需要造价昂贵的磁控溅射设备，并且工艺复杂、制作时间久，具有一定的局限性。中国专利CN201310099868.7公布了高储能密度及效率的聚合物复合薄膜及其制备方法。它采用静电纺丝法制备具有核壳结构的纳米纤维，并利用偶联剂进行表面改性，改性后的纤维分散到聚偏氟乙烯基体中。该发明表面改性过程中需要长时间高温烧结和复杂繁琐的制作工艺，且仅适用于耐高温材料。在此改性过程中，化学试剂种类繁多，对环境有一定污染。中国专利CN201510018546.4公开了一种高储能密度的聚偏氟乙烯复合薄膜的制备方法。该方法利用静电纺丝法得到大长径比的钛酸锶钡纳米纤维，首先对其表面进行羟基化处理，再将表面改性处理过的纳米纤维在氟气跟氮气混合气体中氟化处理，之后均匀分散在N,N-二甲基甲酰胺中，充分搅拌使将其溶解。最后通过流延法制成膜，在70-100℃条件下干燥7-12h，并经过保温、淬火、干燥等步骤得到聚偏氟乙烯复合薄膜。该方法制备的复合薄膜具有较高的击穿电压和储能密度。但氟化过程中采用的氟气具有一定刺激性和毒性，产生废气对环境污染较大，因此对设备密封性和尾气处理装置要求较高。

近年来，大气压低温等离子体技术在材料改性领域受到广泛关注。低温等离子体中的活性粒子与高能电子和材料表面发生物理刻蚀、表面交联和引入化学基团等过程，可以在材料表面接枝不同的基团和极性成分，从而改善材料表面的电学性能。与其他改性方法相比低温等离子材料表面改性具有处理条件简单，耗能少，处理时间短，效率高，无污染等优点。另外低温等离子改性对材料表面的作用仅涉及表面的几至几百纳米，在改善材料表面性能的同时，又不影响材料的基体性能。绝缘薄膜具有耐腐蚀、耐磨损和优秀的阻隔、介电性能等优点，因此本发明提出利用大气压低温等离子体技术在电容器薄膜表面沉积绝缘薄膜以增强其储能密度。

发明内容

为了解决现有电容器薄膜改性技术的设备昂贵，工艺复杂，耗费时间，环境污染，不利于大规模工业生产应用的问题，本发明的目的在于提供一种利用大气压低温等离子体提高电容器储能密度的方法，其通过大气压低温等离子体技术在电容器薄膜表面沉积绝缘薄膜，本发明所使用设备简单，操作容易，可控性强，作用时间短而效率高，可提高电容器、大功率静电储能材料的储能密度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种利用大气压低温等离子体提高电容器储能密度的方法，包括以下步骤：

步骤1，将待处理的电容器薄膜清洗、干燥；

步骤2，选定大气压低温等离子体产生设备，将所述电容器薄膜放置于大气压低温等离子体产生设备的等离子体产生区域；

步骤3，选定高压电源、前驱物和工作气体的种类，并调整放电参数和工作气体流速；