[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；以钛金属作为靶材，采用磁过滤多弧离子镀方法在所述柔性金属衬底上沉积形成二氧化钛预制层，其中所述磁过滤多弧离子镀方法中的工作气氛为氩气和氧气的混合气体；对沉积有二氧化钛预制层的柔性金属衬底进行热处理，得到柔性储能薄膜。所述柔性储能薄膜包括柔性金属衬底以及形成于所述柔性金属衬底上的二氧化钛层。通过该制备方法不仅实现了储能薄膜的柔性化，同时还使储能薄膜具有高可靠性和高储能密度，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；通过该制备方法实现了储能薄膜柔性化，同时还使储能薄膜具有高可靠性和高储能密度，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；

以钛金属作为靶材，采用磁过滤多弧离子镀方法在所述柔性金属衬底上沉积形成二氧化钛预制层，其中所述磁过滤多弧离子镀方法中的工作气氛为氩气和氧气的混合气体；

对沉积有二氧化钛预制层的柔性金属衬底进行热处理，得到柔性储能薄膜。

在其中一个实施例中，所述磁过滤多弧离子镀方法的电弧电流为45A～60A，引出电流为7A～11A，施加于所述柔性金属衬底上的偏压为5V～10V，沉积时间为1分钟～80分钟。

在其中一个实施例中，所述混合气体的通入流量为20sccm～50sccm，所述混合气体中氩气和氧气的通入流量比为9:1～1:1，真空度为2.0×10^-2Pa～6.0×10^-2Pa。

在其中一个实施例中，所述二氧化钛预制层的厚度为40nm～3.2μm，所述二氧化钛预制层的晶粒大小为20nm～200nm。

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100sccm～200sccm，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℃～500℃，时间为30分钟～300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

所述柔性金属衬底的表面粗糙度为0.4μm～0.8μm；及/或

所述柔性金属衬底的表面张力≥60达因；及/或

所述柔性金属衬底包括铜箔、钛箔、银箔、金箔、铂箔、铝箔、镍箔、铬箔、锡箔中的一种。