[发明专利]柔性储能薄膜及其制备方法、薄膜电容器

说明书

本发明涉及一种柔性储能薄膜及其制备方法、薄膜电容器。所述制备方法包括：提供一柔性金属衬底；以钛酸锶作为靶材，采用磁控溅射方法在所述柔性金属衬底上沉积形成钛酸锶薄膜预制层；对沉积有钛酸锶薄膜预制层的柔性金属衬底进行热处理，得到钛酸锶薄膜；以及在所述钛酸锶薄膜上形成电极层，得到柔性储能薄膜。该储能薄膜采用钛酸锶材料，通过该制备方法实现储能薄膜的柔性化，同时还使储能薄膜具有高介电常数、低介电损耗、高击穿场强和高储能密度，可以用作薄膜电容器的电介质材料。

技术领域

本发明涉及能源领域，特别是涉及柔性储能薄膜及其制备方法、薄膜电容器。

背景技术

随着电子设备逐渐往小型化、多功能和轻薄化等趋势发展，组成电子设备的电子元器件也需要面向小型化、轻薄化、高集成化和多功能化的趋势发展。

对于薄膜电容器，实现小型化较理想的途径为提高电介质薄膜的介电常数以增加电容量。电介质薄膜主要有高分子储能薄膜和陶瓷储能薄膜，在传统的薄膜电容器中，使用的电介质薄膜主要为高分子储能薄膜。由于陶瓷储能薄膜的介电常数远远高于高分子储能薄膜的介电常数，因此，使用陶瓷储能薄膜取代高分子储能薄膜符合薄膜电容器的发展趋势。但是，陶瓷储能薄膜缺少高分子储能薄膜的柔韧性。

发明内容

基于此，有必要针对陶瓷储能薄膜柔韧性不足的问题，提供一种柔性储能薄膜及其制备方法、薄膜电容器；该储能薄膜采用钛酸锶材料，通过该制备方法实现储能薄膜的柔性化，同时还使储能薄膜具有高介电常数、低介电损耗、高击穿场强和高储能密度，可以用作薄膜电容器的电介质材料。

一种柔性储能薄膜的制备方法，包括：

提供一柔性金属衬底；

以钛酸锶作为靶材，采用磁控溅射方法在所述柔性金属衬底上沉积形成钛酸锶薄膜预制层；

对沉积有钛酸锶薄膜预制层的柔性金属衬底进行热处理，得到钛酸锶薄膜；以及

在所述钛酸锶薄膜上形成电极层，得到柔性储能薄膜。

在其中一个实施例中，所述磁控溅射的功率为50W～200W，沉积的时间为1分钟～60分钟。

在其中一个实施例中，所述磁控溅射的工作气氛为氩气，所述氩气的流量为30sccm～120sccm，真空度为0.1Pa～0.5Pa。

在其中一个实施例中，所述钛酸锶薄膜预制层的厚度为30nm～3μm，晶粒尺寸为10nm～450nm。

在其中一个实施例中，在热处理时充入氧气，所述氧气的流量为30sccm～150sccm，真空度为0.1Pa～1Pa。

在其中一个实施例中，所述热处理的温度为300℃～600℃，时间为20分钟～60分钟。

在其中一个实施例中，所述柔性金属衬底的厚度为12μm～18μm；及/或

所述柔性衬底的表面粗糙度为0.4μm～0.8μm；及/或

所述柔性衬底的表面张力≥60达因；及/或

所述柔性衬底包括铜箔。

在其中一个实施例中，所述电极层的厚度为100nm～3μm。

在其中一个实施例中，所述电极层的方阻为0.001mΩ/□～0.5Ω/□。

在其中一个实施例中，所述电极层的材料包括铜、铂、金、银、铝中的至少一种。

本发明采用柔性金属衬底，通过磁控溅射工艺在柔性金属衬底上形成钛酸锶薄膜，然后在钛酸锶薄膜上形成电极层，构成陶瓷储能薄膜，不仅实现了陶瓷储能薄膜的柔性化，而且制备效率高，钛酸锶薄膜的结晶度、晶粒尺寸等微观结构好、内应力低，提高了柔性储能薄膜的储能性能。