[实用新型]一种高储能密度耐高温的P(VDF-TrFE)复合双层膜

说明书

本实用新型公开一种高储能密度耐高温的P(VDF‑TrFE)复合双层膜，包括底膜，该底膜上设有顶膜，所述底膜为聚(偏氟乙烯‑三氟乙烯)‑钛酸锶钡复合膜，所述顶膜为聚甲基丙烯酸甲酯膜。本实用新型提供的复合双层膜结构，在室温条件下，非常容易形成铁电相(β相)，随着温度的上升，会发生由铁电相向顺电相的转变，而顺电态的聚(偏氟乙烯‑三氟乙烯)可在较高温度下获得高能量存储，从而有效保证了该复合双层膜在在室温‑80℃温度范围内都能具有良好的性能稳定性，并且具有更高的击穿场强。

技术领域

本实用新型涉及复合材料结构技术领域，具体涉及一种高储能密度耐高温的P(VDF-TrFE)复合双层膜。

背景技术

电容元件具有放电功率大、利用效率高、充放电速度快、性能稳定等优良性能，在电力系统、电子器件、脉冲功率电源方面扮演着重要的角色，广泛应用于混合动力汽车、坦克电磁炮、电磁发射平台等国防现代化工业领域。但现在的电容元件存在诸如：储能密度低、放电电流小、寿命短等不利因素，使它的应用受到了限制。而实现电容元件向高储能化的转变，根本在于提高材料的储能密度，降低材料的损耗。

材料储能性能与材料的介电常数、耐击穿强度、损耗密切相关，提高材料的储能性能就是要提高材料的介电常数、耐击穿强度，降低材料的损耗。目前使用最多的高介电铁电陶瓷材料，如：BaTiO₃，Ba_xSr_1-xTiO₃，Pb(Mg,Ng)O₃等，虽然具有较高的介电常数，但加工过程中耗能较大(高温烧结)，耐击穿场强低，可加工性差，难以与有机基板或印刷电路板相兼容。面对产品的小型化、轻型化，单独的铁电陶瓷材料已经很难满足要求，而聚合物材料(如：PVDF)由于具有良好的柔韧性、击穿场强高、质量轻、加工温度低、与有机基板的相容性好、可以大面积成膜等优点，被广泛应用，但其存在介电常数较低(通常小于10)、耐高温性能差(室温应用)的问题，储能特性受到限制。

实用新型内容

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种高储能密度耐高温的P(VDF-TrFE)复合双层膜。

技术方案如下：

一种高储能密度耐高温的P(VDF-TrFE)复合双层膜，其关键在于：包括底膜，该底膜上设有顶膜，所述底膜为聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)-钛酸锶钡复合膜，所述顶膜为聚甲基丙烯酸甲酯膜。

上述复合膜结构中，由于在底膜中引入了聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)，聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)的大官能团三氟乙烯基，在室温条件下，非常容易形成铁电相(β相)，随着温度的上升，会发生由铁电相向顺电相的转变，顺电态的聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)则可在较高温度下获得高能量存储，从而有效保证了该复合双层膜在较高的温度下也能具有高储能密度；而传统的聚偏氟乙烯与钛酸锶钡的混合物虽然能在室温条件下获得较高的能量密度，但是随着温度的升高，其能量存储密度急剧降低，不能在高温使用。特别是在底膜上覆盖一层聚甲基丙烯酸甲酯的顶膜后，能够有效增大复合双层膜结构的击穿场强，改善(偏氟乙烯-三氟乙烯)储能特性的温度稳定性，使其在室温-80℃温度范围内都能具有良好的性能稳定性。

作为优选：

所述聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)-钛酸锶钡复合膜包括聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)膜本体，该聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)膜本体的内部以及表面均分散有钛酸锶钡颗粒。

所述钛酸锶钡颗粒为纳米钛酸锶钡颗粒。

所述顶膜自粘接于所述底膜上。

上述底膜和顶膜的厚度比为2-20:1。

上述底膜厚度为10-20μm。

上述顶膜厚度为1-5μm。

上述纳米钛酸锶钡颗粒的粒径为100-200nm。