[实用新型]全聚合物复合层及介电储能电容器

说明书

本实用新型涉及介电材料技术领域，具体提供一种全聚合物复合层及介电储能电容器。该全聚合物复合层包括第一聚合物层、层叠于第一聚合物层表面的第二聚合物层以及层叠于第二聚合物层表面的第三聚合物层；所述第一聚合物层、第二聚合物层、第三聚合物层中至少有一层的电阻率与其他层的电阻率不相同，且至少有一层的介电常数与其他层的介电常数不相同。本实用新型的复合层兼具高储能密度、高储能效率和良好的机械加工性，其击穿场强≥400MV/m，放电效率≥70%，储能密度≥10J/cm³，因此特别适合作为介电材料应用于各类电子器件中。

技术领域

本实用新型属于介电材料技术领域，尤其涉及一种全聚合物复合层及介电储能电容器。

背景技术

随着现代电子工业的快速发展，储能功率系统也存在巨大的市场需求，因此对储能材料的研究已经迫在眉睫。相较于其他的储能器件，电介质储能电容器由于其充放电响应速度快、功率密度高等特点，已经逐渐成为储能技术发展中不可或缺的研究内容，然而其较低的储能密度成为限制电介质储能电容器进一步发展的重大瓶颈。比如目前商业上广泛应用的双向拉伸聚丙烯(BOPP)材料，其储能密度仅为2J/cm³，造成电容器体积庞大，这与电子系统越来越精密小型化的发展趋势不相符。为减小储能电容器的体积，促进功率电子系统小型化，必须开发具有高储能密度的电介质材料。

相比于其他的有机高分子聚合物，铁电聚合物材料分子链中的H原子与F原子产生的偶极矩可以提供较大的介电极化，同时还具有较高的击穿场强，从而成为研究的热门。然而，铁电聚合物的放电效率较低(大约为60%左右)。通常提高复合材料储能密度的方法是将高介电常数的陶瓷填料加入聚合物基体中，来提高复合材料整体的介电极化。但是，这种提高介电极化的方法通常是以牺牲储能效率为代价，使得储能效率被限制在60%以下，较大的能量损失同样限制了其在产业上的应用。而且陶瓷颗粒的过多加入会严重恶化聚合物基体的机械加工性能，从而削弱了电子储能器件的柔韧性。因此，如何同时获得高出能密度以及高储能效率的薄膜材料仍然是一个巨大的挑战。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种全聚合物复合层及其制备方法，旨在解决现有电子储能器件无法同时拥有高储能密度和高储能效率等问题。

进一步地，本实用新型还提供包括该全聚合物复合层的介电储能电容器。

本实用新型是这样实现的：

一种全聚合物复合层，包括第一聚合物层、层叠叠设于所述第一聚合物层表面的第二聚合物层以及层叠叠设于所述第二聚合物层表面的第三聚合物层；所述第一聚合物层、第二聚合物层、第三聚合物层中至少有一层的电阻率与其他层不相同，且至少有一层的介电常数与其他层不相同。

优选地，所述全聚合物复合层的厚度为5μm~40μm；所述第一聚合物层的厚度为0.5μm~16μm、第二聚合物层的厚度1μm~32μm、第三聚合物层的厚度0.5μm~16μm。

优选地，所述第一聚合物层为聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯二元共聚物、聚偏二氟乙烯三元共聚物中的至少一种形成的聚合物层；

所述第二聚合物层为聚丙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、环氧树脂、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚醚酰亚胺、聚氨酯中的至少一种形成的聚合物层；

所述第三聚合物层为聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯二元共聚物、聚偏二氟乙烯三元共聚物中的至少一种形成的聚合物层；

或，

所述第一聚合物层为聚丙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、环氧树脂、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚醚酰亚胺、聚氨酯中的至少一种形成的聚合物层；