[发明专利]高储能密度、高储能效率的AFE电容器的制备、反铁电薄膜层及制备、柔性AFE电容器

说明书

本申请涉及高储能密度、高储能效率的AFE电容器的制备、反铁电薄膜层及制备、柔性AFE电容器。AFE电容器的制备方法包括以下步骤：在基底上沉积缓冲层；在缓冲层上沉积第一电极层；在电极层上沉积包含两层以上薄膜的反铁电薄膜层；在反铁电薄膜层上沉积第二电极层，得到AFE电容器；其中反铁电薄膜层通过脉冲激光沉积，且相邻薄膜包含的元素可相同或不同。本申请制备的AFE电容器提高其最大击穿电压；同时，本申请利用不同激发数组分的方法制备的AFE电容器层，提高了AFE电容器储能密度及储能效率；具有优异的耐疲劳性与柔性机械性能，利于AFE电容器在弯曲状态下保持其极化等性能，为新型储能设备的开发与应用开拓了新的道路。

技术领域

本申请涉及反铁电氧化物材料领域，更具体而言，其涉及高储能密度、高储能效率的AFE电容器的制备、反铁电薄膜层及制备、AFE电容器

背景技术

储能电容也称电化学电容或者超级电容，与传统静电电容器不同，具有优异的综合性能，储能电容充电速度快，循环使用寿命长，可以串并联组成超级电容模组，可耐压储存更高容量。储能电容器作为高效储能装置的核心，能够实现高储能和高功率密度，并且有很好的储能效率。

反铁电（AFE）或铁电（FE）材料具有介电常数大、耐电压高、极化开关速度快、工作温度范围宽等优点，是一种很有前途的储能材料。与FE相比，AFE具有较高的饱和极化率（Ps）和接近零的剩余极化率（Pr），通常表现出更高的储能密度和储能效率。同时，AFE还具有放电速度快、击穿强度高的特点，这也是储能材料的重点要求。因此，AFE更适合应用于高储能密度的储能电容器的核心。目前，有关AFE储能性能的研究主要集中在电容器和块体陶瓷上。与块体陶瓷相比，AFE电容器具有更高的储能密度，更易于集成。因此，研究具有高储能密度的AFE电容器具有重要的实际应用价值。

虽然AFE电容器具有更理想的储能性能，但是目前大多数AFE电容器都难以实现具有足够大的极化强度的同时又具有更高的击穿电压，这就使得AFE电容器的实际储能性能大大降低。

发明内容

针对现有技术存在的AFE电容器难以实现具有足够大的极化强度的同时又具有更高的击穿电压的问题，本申请的第一目的在于提供一种高储能密度、高储能效率的AFE电容器的制备方法，制得的AFE电容器实现了AFE电容器具有足够大的极化强度的同时又具有更高的击穿电压，提升了AFE电容器实际应用中的储能性能。

本申请的第二目的在于提供一种反铁电薄膜层，用于电容器，能够更好地协调电容器极化强度和击穿电压之间的关系，获得实际应用中的储能性能更好的AFE电容器。

本申请的第三目的在于提供一种反铁电薄膜层的制备方法，所述制备方法具有制备方法简单、易于大批量生产的优点，制得的反铁电薄膜层性能也更加稳定。

本申请的第四目的在于提供一种AFE电容器，实现了AFE电容器具有足够大的极化强度的同时又具有更高的击穿电压，显著提升了AFE电容器实际应用中的储能性能。

为实现上述第一目的，本申请提供了如下技术方案：一种高储能密度、高储能效率的AFE电容器的制备方法，包括以下步骤：

在基底上沉积缓冲层；

在缓冲层上沉积第一电极层；

在第一电极层上沉积包含两层以上薄膜的反铁电薄膜层；

在反铁电薄膜层上沉积第二电极层，得到AFE电容器；

其中反铁电薄膜层通过脉冲激光沉积，且相邻薄膜包含的元素可相同或不同。