一种优异自愈性电容器薄膜及其电容器的制备方法和应用与流程

本发明属于有机薄膜电容器，具体涉及到一种优异自愈性电容器薄膜及其电容器的制备方法和应用。

背景技术：

1、专利cn108962596a公开了一种基于大气压低温等离子体沉积的高温电容器薄膜制备方法，通过大气压低温等离子沉积技术在聚合物电容器薄膜表面沉积具有高绝缘性能的薄层，在金属电极和聚合物电容器薄膜之间引入高绝缘性能薄层，利用高绝缘性能薄层具有宽能带隙的特点，将其作为电荷阻挡层，从而有效抑制高温高电场作用下由于电极处的电荷注入而形成的泄漏电流，进而提高聚合物电容器薄膜在高温高电场作用下的充放电效率，达到提高其工作温度的目的。该专利沉积高绝缘性能层的方法为常温等离子体辅助化学气相沉积，沉积的高绝缘性能层缺陷较多，且沉积过程中的氩气用量较高，导致该方法对电容器薄膜高温性能的提升效果有限且成本较高，沉积速率也较慢。并且，专利采用的绝缘层材料为二氧化硅，介电常数较低，对电容器薄膜高温性能的提升效果有限。

技术实现思路

1、鉴于现有技术存在的问题，为了解决现有技术的以上缺陷，本发明提供了提出了一种优异自愈性电容器薄膜及其电容器的制备方法和应用。

2、本发明技术方案如下：

3、一种优异自愈性电容器薄膜，所述电容器薄膜包括电介质薄膜，电介质薄膜表面设有功能层，电介质薄膜为bopp薄膜即双向拉伸聚丙烯薄膜，功能层为氧化铝层或氧化锌层，功能层的材质为同时具有宽能带隙和高介电常数的材料。

4、优选地，所述功能层的厚度为100-200nm。

5、一种优异自愈性电容器薄膜的制备方法，所述方法为采用蒸镀的方式在电介质薄膜表面蒸镀功能层，形成自愈特性优异的复合电容器薄膜。

6、优选地，所述电介质薄膜在蒸镀前还经过等离子体处理。

7、优选地，所述方法包括以下步骤：

8、（1）bopp薄膜进行等离子处理；

9、（2）在真空蒸镀装置内功能层原料通过电阻丝加热使其汽化；

10、（3）经过步骤（1）处理后的bopp薄膜送进步骤（2）真空蒸镀装置内，功能层原料蒸汽与氧气在bopp薄膜表面生成功能层薄膜；

11、完成具优异自愈性电容器薄膜的制备。

12、进一步优选地，所述步骤（1）等离子体处理的方法为：ar气体作为介质阻挡放电系统的工作气体，ar气体以4-8l/min的流速进入pecvd系统中电极之间的放电区域；将两片0.5-2mm厚的玻璃覆盖在放电电极上用作介质阻挡放电系统中的介质阻挡层；阻挡电介质之间的放电间隙为2-4mm；介质阻挡放电由微秒脉冲电源驱动；使用振幅为6.4-19.2kv、频率为1.2-1.8khz、脉冲宽度为6-10μs、上升沿为400-600ns的微秒脉冲电压作为放电电源。

13、更进一步优选地，ar气体流速6l/min，玻璃厚度为1mm，放电间隙为2mm；放电电源条件为振幅为12.8kv、频率为1.5khz、脉冲宽度8μs、上升沿500ns。

14、进一步优选地，所述步骤（2）中，功能层原料通过送丝系统送入真空蒸镀装置内的蒸发舟中作为金属源，蒸发舟通过电阻丝通电流加热至合适温度，使功能层原料汽化，使功能层的原料汽化。

15、优选地，所述步骤（2）中，真空蒸镀装置腔体内还通入氩气与氧气的混合气体。

16、更进一步优选地，所述步骤（2）中，氩气与氧气流量比保持为（4-6）:1，使功能层原料蒸汽与氧气反应生成功能层薄膜，氩气为不参加反应的惰性气体，作为载气能够提升氧气和功能层原料蒸汽分散的均匀性，提升得到的氧化功能层的均匀性。

17、所述的优异自愈性电容器薄膜或所述制备方法制备得到的自愈特性优异的耐高温的电容器薄膜应用于电容器的制备。

18、进一步优选地，所述电容器的制备包括以下步骤：

19、s1优异自愈性电容器薄膜的制备；

20、s2薄膜分切：将电容器薄膜裁剪成卷绕所需的尺寸；

21、s3芯子卷绕：将电容器薄膜卷绕至针芯上构成薄膜电容器的芯子；

22、s4热处理：加热电容器芯子，除杂质并使其定形；

23、s5喷金：在芯子两端面喷上金属层，用于引出电容器端子；

24、s6赋能：给电容器芯子加压，提升其电性能；

25、s7灌封：在电容器芯子外部加上外壳；

26、完成自愈特性优异的耐高温金属化薄膜电容器的制备。

27、优选地，所述步骤s4中，电容器芯子在100℃下热处理5-7小时。

28、优选地，步骤s5中，芯子端面喷涂锌电极。

29、优选地，步骤s6中，赋能采用3000v直流电压加压30s。

30、优选地，步骤s7中，使用聚氨酯对电容器芯子进行封装。

31、本发明具有以下有益效果：

32、1.采用同时具有高介电常数与高能带隙的氧化铝或氧化锌做为功能层沉积至bopp薄膜表面，抑制高温高场下的泄漏电流，提升金属化薄膜电容器的高温电气性能和自愈特性。

33、2.采用等离子体结合蒸镀的方式构筑功能层，与其它沉积方法相比，该方法构筑的薄膜缺陷更少，抑制电荷注入效果更好。蒸镀、原子层沉积和磁控溅射三种方法沉积的功能层均在0.825ev~0.85ev和0.9ev~0.925ev两个范围具有较多的陷阱，陷阱深度差别不大。但是等离子体结合蒸镀的方式制备的自愈特性优异的耐高温的电容器薄膜陷阱密度更低，说明其缺陷更少。并且，该方法可以与电容器薄膜的生产速度相匹配，更适于工业化利用。

34、3.采用氩气作为等离子预处理过程中的工作气体，提升功能层的均匀性。

35、4.采用等离子轰击方法对电介质薄膜预处理，提升功能层的附着力。

技术特征：

1.一种优异自愈性电容器薄膜，其特征在于，所述电容器薄膜包括电介质薄膜，电介质薄膜表面设有功能层，电介质薄膜为bopp薄膜，功能层的材质为同时具有宽能带隙和高介电常数的材料。

2.一种自愈特性优异的耐高温的电容器薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法为采用蒸镀的方式在电介质薄膜表面蒸镀功能层，形成自愈特性优异的的电容器薄膜。

3.根据权利要求2所述自愈特性优异的耐高温的电容器薄膜的制备方法，其特征在于，所述电介质薄膜在蒸镀前还经过等离子体处理。

4.根据权利要求2或3所述优异自愈性电容器薄膜的制备方法，其特征在于，功能层原料为铝或锌。

5.根据权利要求4所述优异自愈性电容器薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的优异自愈性电容器薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）等离子体预处理的方法为：氩气或者空气作为等离子体预处理工作气体。

7.根据权利要求6所述的优异自愈性电容器薄膜的制备方法，其特征在于，等离子体预处理工作气体以4-8l/min的流速进入放电区域；将两片0.5-2mm厚的玻璃覆盖在放电电极上用作介质阻挡层；阻挡电介质之间的放电间隙为2-4mm；介质阻挡放电由微秒脉冲电源驱动；使用振幅为6.4-19.2kv、频率为1.2-1.8khz、脉冲宽度为6-10μs、上升沿为400-600ns的微秒脉冲电压作为放电电源；优选地，等离子体预处理工作气体为氩气，氩气气体流速6l/min，玻璃厚度为1mm，放电间隙为2mm；放电电源条件为振幅为12.8kv、频率为1.5khz、脉冲宽度8μs、上升沿500ns。

8.根据权利要求5所述的优异自愈性电容器薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，真空蒸镀装置腔体内通入氩气与氧气的混合气体。

9.根据权利要求8所述的优异自愈性电容器薄膜的制备方法，其特征在于，氩气与氧气流量比为（4-6）:1，使功能层原料蒸汽与氧气反应生成功能层；优选地，氩气与氧气流量比为5:1。

10.权利要求1所述的优异自愈性电容器薄膜或权利要求2-9任意一项所述制备方法制备得到的自愈特性优异耐高温电容器薄膜应用于电容器的制备。

技术总结本发明涉及一种优异自愈性电容器薄膜及其电容器的制备方法和应用，所述电容器薄膜包括电介质薄膜，电介质薄膜表面设有功能层，电介质薄膜为BOPP薄膜，功能层为氧化铝层或氧化锌层。电容器薄膜的制备方法为采用等离子体+蒸镀在电介质薄膜两面蒸镀功能层，形成具有自愈能力的耐高温电容器薄膜。本发明制备的电容器薄膜表面缺陷少，高温高场下泄漏电流更低，卷绕而成的金属化薄膜电容器具有更优异的自愈特性。并且，该方法可以与电容器薄膜的生产速度相匹配，更适于工业化利用。技术研发人员：李雨抒,李卫兵,唐博进,邓友汉,蒋定国,余意,陈圣哲,宋子达,姚维为,陈静,李乐颖,吕蕊,汪磊受保护的技术使用者：中国长江三峡集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18