CN107275085A - 一种石墨烯基高压脉冲薄膜电容器 - Google Patents
一种石墨烯基高压脉冲薄膜电容器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107275085A CN107275085A CN201710372668.2A CN201710372668A CN107275085A CN 107275085 A CN107275085 A CN 107275085A CN 201710372668 A CN201710372668 A CN 201710372668A CN 107275085 A CN107275085 A CN 107275085A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- capacitor
- film
- graphene
- layer
- dielectric layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 66
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 64
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 44
- 239000011104 metalized film Substances 0.000 claims abstract description 24
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 8
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 7
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 7
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 3
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims 1
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 claims 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 abstract description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000005030 aluminium foil Substances 0.000 description 1
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 230000005426 magnetic field effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002510 pyrogen Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/33—Thin- or thick-film capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/005—Electrodes
- H01G4/008—Selection of materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/018—Dielectrics
- H01G4/06—Solid dielectrics
- H01G4/14—Organic dielectrics
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Abstract
本发明公开了一种石墨烯基高压脉冲薄膜电容器，所述电容器由1个以上电介质层和1个以上石墨烯电极层交替叠层方式构成，所述的石墨烯电极层由连接的金属化膜和石墨烯薄膜组成。本发明在电容器电极表面增设石墨烯薄膜，可以利用石墨烯薄膜优良的面导热性能，将电容器层间电极的热量快速转移至电容器电极外，以显著降低电容器内电极的热积累，实现对电容器内电极的温度控制与热管理，降低电容器因温升导致的电场强度损耗，有利于稳定脉冲电容器的储能量，便于实现电容器的小型化与大容量化。
Description
技术领域
本发明涉及脉冲功率技术领域，具体而言涉及的是一种石墨烯基高压脉冲薄膜电容器，特别涉及卷绕型及叠层型脉冲薄膜电容器热性能的改良。
背景技术
高压脉冲电容器一般多指金属化有机薄膜类电容器或陶瓷类电容器，在电磁发射、激光电源、储能焊接、高压电技术等领域有着非常广泛的应用。一般而言，高压脉冲电容器主要有两种结构，其一为将铝箔作为电极与塑料膜或绝缘材料和膜构成的复合介质绕制或层叠为电容器；另一种是全膜金属化结构，即将塑料膜或绝缘材料在真空状态下蒸镀一层极薄的金属层构成电极，再将其卷绕或层叠构成电容器。
专利201010250002.8公开了一种改良的薄膜电容器，将多个电介质和至少一个金属蒸镀膜叠层构成薄膜电容器，实现电容器的小型化和大容量化。专利00118948.4公开了一种薄膜电容器及其制作方法，即在真空状态下采用金属气相沉积法制作薄膜电容器母版，并采用层叠法制成薄膜电容器，以实现降低电容器体积和造价，提高电容器电性能的目的。
在电磁发射及激光电源等应用领域，由于高压脉冲电容器在大电流连续工作条件下内阻发热及磁场效应等原因致热，加之电容器结构紧凑，散热不良，会使电容器电极出现较严重的热累积现象，或导致电容器电介质材料软化形变而击穿，同时电极温度升高会降低电容器电场，使电容器的有效储能密度降低，极大影响脉冲电容器的工作可靠性与电学性能。从公开的高压脉冲电容器现有技术情况可以看出，虽然通过各种技术手段有效降低了电容器的容积，提高电容器的储能密度，实现电容器小型化与大容量化，但均未能有效解决电容器电极的热累积及热管理等热问题，在实际应用中均存在电容器电极发热使电容器温度升高及性能与可靠性降低等问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种石墨烯基高压脉冲薄膜电容器，以解决现有高压脉冲薄膜电容器电极发热、散热及冷却效果不良所导致的电容器工作性能与可靠性降低等问题。
本发明的目的和任务通过如下技术方案来实现：
本发明提供的一种石墨烯基高压脉冲薄膜电容器，是由多个电介质层和多个石墨烯电极层交替叠层方式构成，所述的电介质层为树脂薄膜，其材质可为聚丙烯或聚乙烯；所述的石墨烯电极层由连接的金属化膜和石墨烯薄膜组成。
进一步的，所述的电介质层与石墨烯电极层的金属化膜连接。
进一步的，所述的电介质层与石墨烯电极层的石墨烯薄膜连接。
进一步的，所述的多个电介质层和多个石墨烯电极层交替叠层进行卷绕得到卷绕型电容器或多个电介质层与石墨烯电极层交替层叠构成叠层型或平板型电容器。
进一步的，金属化膜的材质为铜或铝。
进一步的，石墨烯薄膜为单层或多层石墨烯薄膜。
进一步的，在电介质层的一个表面真空蒸镀或热喷涂金属铜或铝形成金属化膜，再在所述的金属化膜表面层采用CVD（化学气相沉积法）生成石墨烯薄膜。
进一步的，在所述的电介质层表面采用化学气相沉积法（CVD）生成石墨烯薄膜，再在石墨烯薄膜的一个表面真空蒸镀或热喷涂金属铜或铝形成金属化膜。
进一步的，在石墨烯薄膜的一个表面真空蒸镀或热喷涂金属铜或铝形成金属化膜，再将石墨烯薄膜的一个表面或金属化膜的一个表面贴敷在电介质层的一个表面。
本发明与现有技术相比，具有以下优点与突出性效果：1）本发明在电容器电极表面增设石墨烯薄膜层，可以利用石墨烯薄膜优良的面导热性能，将电容器层间电极的热量快速转移至电容器电极外，以显著降低电容器内电极的热积累，实现对电容器内电极的温度控制与热管理；2）本发明采用石墨烯薄膜增强电容器电极的散热，有利于降低电容器脉冲工作时电极的温度，避免电容器电介质材料的软化与形变，有效避免电容器电介质的电击穿，提高电容器的耐压强度与工作可靠性；3）本发明采用石墨烯薄膜强化电容器电极的热管理，降低电容器因温升导致的电场强度的损耗，有利于稳定脉冲电容器的储能量，便于实现电容器的小型化与大容量化。
下面结合附图对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本发明提供的一种卷绕型石墨烯基高压脉冲薄膜电容器结构及其局部放大图。
图2为本发明提供的另一种卷绕型石墨烯基高压脉冲薄膜电容器局部放大图。
图3为本发明提供的一种叠层型石墨烯基高压脉冲薄膜电容器结构图。
图4为本发明提供的另一种叠层型石墨烯基高压脉冲薄膜电容器结构图。
其中： 2-石墨烯薄膜；3-金属化膜；4-电介质层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明内容的具体实施方式进行说明。
如图1-4，本发明提供的一种石墨烯基高压脉冲薄膜电容器，是由多个电介质4和多个石墨烯电极层交替叠层方式构成，所述的多个电介质层4和多个石墨烯电极层交替叠层进行卷绕得到卷绕型电容器或多个电介质层4与石墨烯电极层交替层叠构成叠层型或平板型电容器。所述的电介质层4为树脂薄膜，其材质可为聚丙烯或聚乙烯；所述的石墨烯电极层由连接的金属化膜3和石墨烯薄膜2组成，所述的电介质层4与石墨烯电极层的金属化膜3连接，或所述的电介质层4与石墨烯电极层的石墨烯薄膜2连接。
在本发明的一个实施例中，在电介质层4的一个表面真空蒸镀或热喷涂金属铜或铝形成金属化膜3，再在所述的金属化膜3一个表面层采用CVD（化学气相沉积法）生成石墨烯薄膜2。
在本发明的一个实施例中，在所述的电介质层4表面采用化学气相沉积法（CVD）生成石墨烯薄膜2，再在石墨烯薄膜2的一个表面真空蒸镀或热喷涂金属铜或铝形成金属化膜3，金属化膜3的厚度可根据电容器设计工艺要求的膜电阻值来确定。
在本发明的一个实施例中，在石墨烯薄膜2的一个表面真空蒸镀或热喷涂金属铜或铝形成金属化膜3，再将石墨烯薄膜2的一个表面或金属化膜3的一个表面贴敷在电介质层4的一个表面。
图1和图2为卷绕型石墨烯基高压脉冲薄膜电容器结构图：其中，图1采用紧密卷绕方式将多个电介质层4与多个石墨烯电极层交替叠放构成所述的电容器，可将电介质层4作为内侧或外侧，并在规定的卷芯上卷绕一圈或数圈，形成卷绕型电容器。
图3和图4分别为平板型石墨烯基高压脉冲薄膜电容器结构图：可将石墨烯电极层面朝上或朝下再与多个电介质4依次紧密叠放，形成叠层型或平板型石墨烯高压脉冲薄膜电容器。
Claims (8)
1.一种石墨烯基高压脉冲薄膜电容器，其特征在于，由1个以上电介质层和1个以上石墨烯电极层交替叠层方式构成，所述的石墨烯电极层由连接的金属化膜和石墨烯薄膜组成。
2.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，电介质层为树脂薄膜，其材质可为聚丙烯或聚乙烯；金属化膜的材质为铜或铝；石墨烯薄膜为单层或多层石墨烯薄膜。
3.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，电介质层与石墨烯电极层的金属化膜连接。
4.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，电介质层与石墨烯电极层的石墨烯薄膜连接。
5.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述电容器为卷绕型电容器或平板型电容器。
6.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，在电介质层的一个表面真空蒸镀或热喷涂金属铜或铝形成金属化膜，再在所述的金属化膜表面层采用化学气相沉积法生成石墨烯薄膜。
7.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，在电介质层的一个表面采用化学气相沉积法生成石墨烯薄膜，再在所述的石墨烯薄膜的一个表面真空蒸镀或热喷涂金属铜或铝形成金属化膜。
8.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，在石墨烯薄膜的一个表面真空蒸镀或热喷涂金属铜或铝形成金属化膜，再将所述的石墨烯薄膜的一个表面或金属化膜的一个表面贴敷在电介质层的一个表面。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710372668.2A CN107275085A (zh) | 2017-05-24 | 2017-05-24 | 一种石墨烯基高压脉冲薄膜电容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710372668.2A CN107275085A (zh) | 2017-05-24 | 2017-05-24 | 一种石墨烯基高压脉冲薄膜电容器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107275085A true CN107275085A (zh) | 2017-10-20 |
Family
ID=60065616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710372668.2A Pending CN107275085A (zh) | 2017-05-24 | 2017-05-24 | 一种石墨烯基高压脉冲薄膜电容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107275085A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109326443A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-02-12 | 铜陵市超越电子有限公司 | 一种新能源汽车快速充电系统用薄膜电容器 |
| CN109545554A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-03-29 | 铜陵市超越电子有限公司 | 一种脉冲储能电容器专用金属化薄膜 |
| CN111682396A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-09-18 | 郑州航空工业管理学院 | 基于石墨烯-介质深度亚波长双曲色散腔的纳米激光器 |
| CN112259372A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-22 | 东莞市普隆电子有限公司 | 一种新型石墨烯涂层铝箔电容器 |
| CN114005678A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-02-01 | 安徽赛福电子有限公司 | 金属化薄膜电容器及其制造方法以及金属化薄膜层叠体 |
| CN114974894A (zh) * | 2022-06-23 | 2022-08-30 | 国网经济技术研究院有限公司 | 一种能够快速散热的电容器复合薄膜 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102800419A (zh) * | 2011-05-27 | 2012-11-28 | 清华大学 | 石墨烯导电膜结构的制备方法 |
| CN203573824U (zh) * | 2013-11-26 | 2014-04-30 | 上海田伏电子科技有限公司 | 一种铜箔薄膜电容器 |
| CN106206015A (zh) * | 2016-08-27 | 2016-12-07 | 安徽省宁国市海伟电子有限公司 | 一种高温聚丙烯金属化薄膜 |
| CN106515134A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-03-22 | 镇江博昊科技有限公司 | 一种铜基石墨烯复合膜及其制备方法 |
-
2017
- 2017-05-24 CN CN201710372668.2A patent/CN107275085A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102800419A (zh) * | 2011-05-27 | 2012-11-28 | 清华大学 | 石墨烯导电膜结构的制备方法 |
| CN203573824U (zh) * | 2013-11-26 | 2014-04-30 | 上海田伏电子科技有限公司 | 一种铜箔薄膜电容器 |
| CN106206015A (zh) * | 2016-08-27 | 2016-12-07 | 安徽省宁国市海伟电子有限公司 | 一种高温聚丙烯金属化薄膜 |
| CN106515134A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-03-22 | 镇江博昊科技有限公司 | 一种铜基石墨烯复合膜及其制备方法 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109326443A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-02-12 | 铜陵市超越电子有限公司 | 一种新能源汽车快速充电系统用薄膜电容器 |
| CN109545554A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-03-29 | 铜陵市超越电子有限公司 | 一种脉冲储能电容器专用金属化薄膜 |
| CN109326443B (zh) * | 2018-11-05 | 2020-08-04 | 铜陵市超越电子有限公司 | 一种新能源汽车快速充电系统用薄膜电容器 |
| CN109545554B (zh) * | 2018-11-05 | 2020-10-27 | 铜陵市超越电子有限公司 | 一种脉冲储能电容器专用金属化薄膜替代物 |
| CN111682396A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-09-18 | 郑州航空工业管理学院 | 基于石墨烯-介质深度亚波长双曲色散腔的纳米激光器 |
| CN111682396B (zh) * | 2020-04-30 | 2021-07-02 | 郑州航空工业管理学院 | 基于石墨烯-介质深度亚波长双曲色散腔的纳米激光器 |
| US11289878B2 (en) | 2020-04-30 | 2022-03-29 | Zhengzhou University Of Aeronautics | Nanolaser based on depth-subwavelength graphene-dielectric hyperbolic dispersive cavity |
| CN112259372A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-22 | 东莞市普隆电子有限公司 | 一种新型石墨烯涂层铝箔电容器 |
| CN114005678A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-02-01 | 安徽赛福电子有限公司 | 金属化薄膜电容器及其制造方法以及金属化薄膜层叠体 |
| CN114974894A (zh) * | 2022-06-23 | 2022-08-30 | 国网经济技术研究院有限公司 | 一种能够快速散热的电容器复合薄膜 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107275085A (zh) | 一种石墨烯基高压脉冲薄膜电容器 | |
| TWI601330B (zh) | 電極材料及能量儲存設備 | |
| US9728812B2 (en) | Electrostatic energy storage device and preparation method thereof | |
| JP2015220105A (ja) | 全固体二次電池 | |
| CN102394177B (zh) | 叠片式金属化薄膜电容及其制备方法 | |
| CN102290233A (zh) | Bt复合型安全防爆金属化薄膜 | |
| CN204407188U (zh) | 一种新型叠片式卷绕薄膜电容器 | |
| CN203456293U (zh) | 一种单面单留边铝锌金属化薄膜 | |
| CN203456296U (zh) | 双面中留边铝金属化聚酯膜 | |
| CN102709053A (zh) | 一种聚合物叠片式电容器及其制备方法 | |
| CN203826222U (zh) | 一种片式超小型高电压大电流电容器 | |
| CN103578765A (zh) | 小型电容器用金属化膜 | |
| CN103578746A (zh) | 电容器用复合型安全防爆金属化薄膜 | |
| CN203871186U (zh) | 一种新型高频铝电解电容器 | |
| CN105977024A (zh) | 一种金属化安全薄膜层叠式脉冲电容器 | |
| CN206558379U (zh) | 薄膜电容器及其电容芯子 | |
| CN104347272A (zh) | 有机薄膜电容器 | |
| CN201060743Y (zh) | 干式复合介质内串结构脉冲电容器 | |
| CN212230268U (zh) | 一种大功率超小型式薄膜电容器 | |
| CN103456492A (zh) | 高方阻铝膜 | |
| CN203456292U (zh) | 高频脉冲薄膜电容器 | |
| CN210245320U (zh) | 一种高方阻金属化薄膜 | |
| CN207052456U (zh) | 一种耐110℃高温的金属化聚丙烯薄膜 | |
| CN216311614U (zh) | 一种电容器用大功率金属化薄膜 | |
| JP2013026586A (ja) | 金属化フィルムコンデンサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171020 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |