CN109637809A - 一种陶瓷储能电容器及其制备方法 - Google Patents
一种陶瓷储能电容器及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109637809A CN109637809A CN201811570188.8A CN201811570188A CN109637809A CN 109637809 A CN109637809 A CN 109637809A CN 201811570188 A CN201811570188 A CN 201811570188A CN 109637809 A CN109637809 A CN 109637809A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- oxide
- storage capacitor
- energy
- thin film
- ceramic substrate
- 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.)
- Granted
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 101
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 86
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical group [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052454 barium strontium titanate Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 9
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 7
- DJOYTAUERRJRAT-UHFFFAOYSA-N 2-(n-methyl-4-nitroanilino)acetonitrile Chemical compound N#CCN(C)C1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 DJOYTAUERRJRAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 6
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 6
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- -1 lanthanum aluminate Chemical class 0.000 claims description 6
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 6
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 5
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims description 4
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 3
- WOIHABYNKOEWFG-UHFFFAOYSA-N [Sr].[Ba] Chemical compound [Sr].[Ba] WOIHABYNKOEWFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 2
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001282153 Scopelogadus mizolepis Species 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002207 thermal evaporation 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
- H01G4/002—Details
-
- 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
- H01G4/08—Inorganic dielectrics
-
- 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
- H01G4/08—Inorganic dielectrics
- H01G4/10—Metal-oxide dielectrics
-
- 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
- H01G4/08—Inorganic dielectrics
- H01G4/12—Ceramic dielectrics
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Abstract
本发明公开一种陶瓷储能电容器及其制备方法。通过在陶瓷基片两面各包覆一层极薄的氧化物介质薄膜，在制备出的陶瓷储能电容器厚度较薄的情况下还能够保持电容器的电容量基本不变；本发明采用的氧化物介质薄膜的导热性比高分子材料导热性好，能够降低储能电容器重复使用过程中的热量积累，同时氧化物介质薄膜能适应更高的温度，降低了对使用环境的温度要求。此外，采用本发明方法制备出来的氧化物介质薄膜较致密，起到阻挡作用，能很好地解决储能电容器在重复循环使用过程中，电容器自身漏电流逐渐增大的问题，从而减小储能电容器在充放电循环过程中自身的漏电流变化，在能量释放过程中，维持相同的峰值电流。
Description
技术领域
本发明涉及储能电容器技术领域，特别是涉及一种陶瓷储能电容器及其制备方法。
背景技术
现有储能电容器的制备过程中，大多是在储能电容上涂敷或者包覆一层有机高分子材料膜，来提高储能电容器的耐电压及充放电循环周期。此种制备方式存在以下缺点：1、有机高分子材料膜层介电常数小，储能电容器涂敷或者包覆该膜层后，容量较小、储能密度降低；2、有机高分子材料膜层耐温低，对储能电容器的使用环境温度有严格要求；3、在涂敷或包覆有机高分子膜层后的储能电容上制备电极难度大，工艺复杂；4、涂敷或包覆有机高分子膜层后，储能电容器在充放电循环过程中积累的热量不易释放，会导致电容器自身的温度升高，对可靠性有不利影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种陶瓷储能电容器及其制备方法，以解决现有方法制备的储能电容器容量小、对使用环境温度要求高、制备工艺复杂且热量不易释放的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种陶瓷储能电容器，所述陶瓷储能电容器包括：陶瓷基片、氧化物介质薄膜和电极；所述氧化物介质薄膜包括上氧化物介质薄膜和下氧化物介质薄膜；所述电极包括上电极和下电极；所述上电极、所述上氧化物介质薄膜、所述陶瓷基片、所述下氧化物介质薄膜以及所述下电极依次设置。
可选的，所述陶瓷基片的材料为钛酸锶，或钛酸钡，或钛酸锶钡，或一种或多种微量元素掺杂钛酸锶，或一种或多种微量元素掺杂钛酸钡，或一种或多种微量元素掺杂钛酸锶钡。
可选的，所述氧化物介质薄膜的材料为氧化铝、氧化钛、氧化铪、氧化硅、氧化锆、氧化钼、氧化钴、氧化钨、锆酸钙、铪酸钙、铝酸镧中的一种。
可选的，所述上氧化物介质薄膜的厚度30～300nm；所述上氧化物介质薄膜与所述下氧化物介质薄膜的厚度相同。
可选的，所述电极的材料为铝、银、金、铂中的一种。
一种陶瓷储能电容器的制备方法，所述制备方法用于制备所述陶瓷储能电容器；所述制备方法包括：
采用陶瓷粉体制备陶瓷基片；
在所述陶瓷基片的两面分别制备一层氧化物介质薄膜，形成包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片；
在所述包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片的两面分别制备上、下电极层，形成大规模储能电容器；
在所述大规模储能电容器的上、下表面分别刻蚀上、下电极图形；
根据所述上、下电极图形将所述大规模储能电容器划切为单个陶瓷储能电容器。
可选的，所述采用陶瓷粉体制备陶瓷基片，具体包括：
采用介电常数40～4000的陶瓷粉体制备所述陶瓷基片；所述陶瓷粉体为钛酸锶、或钛酸钡、或钛酸锶钡、或一种或多种微量元素掺杂钛酸锶、或一种或多种微量元素掺杂钛酸钡、或一种或多种微量元素掺杂钛酸锶钡的粉体。
可选的，所述在所述陶瓷基片的两面分别制备一层氧化物介质薄膜，形成包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片，具体包括：
在所述陶瓷基片的两面分别制备一层30～300nm的氧化物介质薄膜，形成包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片；所述氧化物介质薄膜的材料为氧化铝、氧化钛、氧化铪、氧化硅、氧化锆、氧化钼、氧化钴、氧化钨、锆酸钙、铪酸钙、铝酸镧中的一种。
可选的，所述在所述包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片的两面分别制备上、下电极层，形成大规模储能电容器之前，还包括：
将所述包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片放入氧气气氛下进行退火处理，退火温度300℃～700℃，退火时间10s～30min，同时保持所述氧化物介质薄膜仍为非晶态。
可选的，所述在所述包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片的两面分别制备上、下电极层，形成大规模储能电容器，具体包括：
采用丝网印刷、磁控溅射或电镀方法在所述包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片的两面分别制备上、下电极层，形成大规模储能电容器；所述上、下电极层的材料为铝、银、金、铂中的一种。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供一种陶瓷储能电容器及其制备方法，通过在陶瓷基片两面各包覆一层极薄的氧化物介质薄膜，在制备出的陶瓷储能电容器厚度较薄的情况下还能够保持电容器的电容量基本不变；本发明采用的氧化物介质薄膜的导热性比高分子材料导热性好，能够降低储能电容器重复使用过程中的热量积累，同时氧化物介质薄膜能适应更高的温度，降低了对使用环境的温度要求。此外，采用本发明方法制备出来的氧化物介质薄膜较致密，起到阻挡作用，能很好地解决储能电容器在重复循环使用过程中，电容器自身漏电流逐渐增大的问题，从而减小储能电容器在充放电循环过程中自身的漏电流变化，在能量释放过程中，维持相同的峰值电流。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据本发明提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的陶瓷储能电容器的结构示意图；
图2为本发明制备陶瓷基片的示意图；
图3为本发明在陶瓷基片两面包覆氧化物介质薄膜的示意图；
图4为本发明在包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片两面制备电极的示意图；
图5为本发明刻蚀电极图形的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种陶瓷储能电容器及其制备方法，以解决现有方法制备的储能电容器容量小、对使用环境温度要求高、制备工艺复杂且热量不易释放的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明提供的陶瓷储能电容器的结构示意图。参见图1，本发明提供的陶瓷储能电容器包括：陶瓷基片103、氧化物介质薄膜和电极；所述氧化物介质薄膜包括上氧化物介质薄膜102和下氧化物介质薄膜104；所述电极包括上电极101和下电极105；所述上电极101、所述上氧化物介质薄膜102、所述陶瓷基片103、所述下氧化物介质薄膜104以及所述下电极105从上往下依次层叠设置。
其中所述陶瓷基片103的材料包括但不局限于：钛酸锶、钛酸钡、钛酸锶钡、一种或多种微量元素掺杂钛酸锶、一种或多种微量元素掺杂钛酸钡、一种或多种微量元素掺杂钛酸锶钡等粉体。所述电极的材料为铝、银、金、铂等。
所述氧化物介质薄膜的材料包括但不局限于：氧化铝、氧化钛、氧化铪、氧化硅、氧化锆、氧化钼、氧化钴、氧化钨、锆酸钙、铪酸钙、铝酸镧等材料。
所述上氧化物介质薄膜102与所述下氧化物介质薄膜104的厚度相同，均为30～300nm。由于本发明氧化物介质薄膜的厚度较薄，根据电容器串联后公式：1/C总＝1/C1+1/C2+1/C3，其中C总为储能电容器的总电容量；C2为陶瓷基片的电容，C1及C3分别为陶瓷基片103上、下表面的氧化物介质薄膜的电容，由于所述氧化物介质薄膜的电容容量较大，所以最终电容量C总还是取决于陶瓷基片的电容量C2，因此电容器的电容量基本保持不变。
本发明还提供所述陶瓷储能电容器的制备方法，所述制备方法包括：
1.采用陶瓷粉体制备陶瓷基片。
图2为本发明制备陶瓷基片的示意图，采用介电常数40～4000的陶瓷粉体制备储能电容器用陶瓷基片103。所述陶瓷粉体包括但不局限于：钛酸锶、钛酸钡、钛酸锶钡、一种或多种微量元素掺杂钛酸锶、一种或多种微量元素掺杂钛酸钡、一种或多种微量元素掺杂钛酸锶钡等粉体。
2.在所述陶瓷基片的两面分别制备一层氧化物介质薄膜，形成包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片。
图3为本发明在陶瓷基片两面包覆氧化物介质薄膜的示意图。通过PVD(物理气相沉积法)、CVD(化学气相沉积法)、PECVD(等离子体增强化学的气相沉积法)、热蒸发法、原子层沉积法(ALD)、磁控溅射等方法，在所述储能电容器用陶瓷基片103的上、下两面分别制备一层30～300nm的氧化物介质薄膜，形成包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片，如图3所示。其中所述氧化物介质薄膜的材料包括但不局限于：氧化铝、氧化钛、氧化铪、氧化硅、氧化锆、氧化钼、氧化钴、氧化钨、锆酸钙、铪酸钙、铝酸镧等。
3.在所述包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片的两面分别制备上、下电极层，形成大规模储能电容器。
图4为本发明在包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片两面制备电极的示意图。在制备电极之前，需将所述包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片放入氧气气氛下进行退火处理，退火温度300℃～700℃，退火时间10s～30min，同时保持所述氧化物介质薄膜仍为非晶态。
再采用丝网印刷、磁控溅射或电镀等方法在所述包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片的两面分别制备上、下电极层，形成大规模储能电容器。所述上、下电极层的材料为铝、银、金、铂等。
4.在所述大规模储能电容器的上、下表面分别刻蚀上、下电极图形。
图5为本发明刻蚀电极图形的示意图。采用光刻、显影、腐蚀方法将多余金属刻蚀后，在所述大规模储能电容器的上、下表面分别形成上、下电极图形。
5.根据所述上、下电极图形将所述大规模储能电容器划切为单个陶瓷储能电容器。
根据所述上、下电极图形对所述大规模储能电容器进行划切后，便可以得到单个陶瓷储能电容器，如图1所示。
采用本发明方法制备的陶瓷储能电容器，与现有的包覆有机高分子材料膜的储能电容器相比，至少具有以下优点：
1、本发明陶瓷储能电容器中氧化物介质膜层的厚度较薄，根据电容器串联后公式：1/C总＝1/C1+1/C2+1/C3，由于陶瓷基片两面包覆的所述氧化物介质薄膜的电容容量C1及C3较大，所以最终电容量C总还是取决于陶瓷基片的电容量C2，因此电容器的电容量基本保持不变。
2.本发明采用的氧化物介质薄膜的导热性比有机高分子材料膜的导热性好，能够降低储能电容器重复使用过程中的热量积累，同时本发明采用的氧化物介质薄膜能适应更高的温度，降低了储能电容器对使用环境的温度要求。
3.采用本发明方法制备出的氧化物介质薄膜较致密，起到阻挡层作用，能很好地解决储能电容器在重复循环使用过程中，电容器自身漏电流逐渐增大的问题，从而能够减小储能电容器在充放电循环过程中自身的漏电流变化，在能量释放过程中，维持相同的峰值电流。
4.能够提高储能电容器在额定高电压下的重复充放电循环次数。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的装置及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种陶瓷储能电容器，其特征在于，所述陶瓷储能电容器包括：陶瓷基片、氧化物介质薄膜和电极；所述氧化物介质薄膜包括上氧化物介质薄膜和下氧化物介质薄膜；所述电极包括上电极和下电极；所述上电极、所述上氧化物介质薄膜、所述陶瓷基片、所述下氧化物介质薄膜以及所述下电极依次设置。
2.根据权利要求1所述的陶瓷储能电容器，其特征在于，所述陶瓷基片的材料为钛酸锶，或钛酸钡，或钛酸锶钡，或一种或多种微量元素掺杂钛酸锶，或一种或多种微量元素掺杂钛酸钡，或一种或多种微量元素掺杂钛酸锶钡。
3.根据权利要求1所述的陶瓷储能电容器，其特征在于，所述氧化物介质薄膜的材料为氧化铝、氧化钛、氧化铪、氧化硅、氧化锆、氧化钼、氧化钴、氧化钨、锆酸钙、铪酸钙、铝酸镧中的一种。
4.根据权利要求1所述的陶瓷储能电容器，其特征在于，所述上氧化物介质薄膜的厚度30～300nm；所述上氧化物介质薄膜与所述下氧化物介质薄膜的厚度相同。
5.根据权利要求1所述的陶瓷储能电容器，其特征在于，所述电极的材料为铝、银、金、铂中的一种。
6.一种陶瓷储能电容器的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求1所述的陶瓷储能电容器；所述制备方法包括：
采用陶瓷粉体制备陶瓷基片；
在所述陶瓷基片的两面分别制备一层氧化物介质薄膜，形成包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片；
在所述包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片的两面分别制备上、下电极层，形成大规模储能电容器；
在所述大规模储能电容器的上、下表面分别刻蚀上、下电极图形；
根据所述上、下电极图形将所述大规模储能电容器划切为单个陶瓷储能电容器。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述采用陶瓷粉体制备陶瓷基片，具体包括：
采用介电常数40～4000的陶瓷粉体制备所述陶瓷基片；所述陶瓷粉体为钛酸锶、或钛酸钡、或钛酸锶钡、或一种或多种微量元素掺杂钛酸锶、或一种或多种微量元素掺杂钛酸钡、或一种或多种微量元素掺杂钛酸锶钡的粉体。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述在所述陶瓷基片的两面分别制备一层氧化物介质薄膜，形成包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片，具体包括：
在所述陶瓷基片的两面分别制备一层30～300nm的氧化物介质薄膜，形成包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片；所述氧化物介质薄膜的材料为氧化铝、氧化钛、氧化铪、氧化硅、氧化锆、氧化钼、氧化钴、氧化钨、锆酸钙、铪酸钙、铝酸镧中的一种。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述在所述包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片的两面分别制备上、下电极层，形成大规模储能电容器之前，还包括：
将所述包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片放入氧气气氛下进行退火处理，退火温度300℃～700℃，退火时间10s～30min，同时保持所述氧化物介质薄膜仍为非晶态。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述在所述包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片的两面分别制备上、下电极层，形成大规模储能电容器，具体包括：
采用丝网印刷、磁控溅射或电镀方法在所述包覆氧化物介质薄膜的陶瓷基片的两面分别制备上、下电极层，形成大规模储能电容器；所述上、下电极层的材料为铝、银、金、铂中的一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811570188.8A CN109637809B (zh) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | 一种陶瓷储能电容器及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811570188.8A CN109637809B (zh) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | 一种陶瓷储能电容器及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109637809A true CN109637809A (zh) | 2019-04-16 |
| CN109637809B CN109637809B (zh) | 2022-03-11 |
Family
ID=66076347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811570188.8A Active CN109637809B (zh) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | 一种陶瓷储能电容器及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109637809B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110171968A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-08-27 | 内蒙古科技大学 | 高性能固体电解质及其制备方法 |
| CN111302789A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-06-19 | 华南理工大学 | 一种具有三明治结构的脉冲储能介质材料及其制备方法与应用 |
| WO2022147958A1 (zh) * | 2021-01-07 | 2022-07-14 | 长鑫存储技术有限公司 | 电容结构的制备方法、电容结构及存储器 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09331020A (ja) * | 1996-06-07 | 1997-12-22 | Sharp Corp | 誘電体薄膜キャパシタ素子及びその製造方法 |
| CN1691225A (zh) * | 2004-04-30 | 2005-11-02 | 广东风华邦科电子有限公司 | 高频介质电容器及其制备方法 |
| CN1741271A (zh) * | 2004-07-06 | 2006-03-01 | 三星电子株式会社 | 具有混合电介质层的半导体集成电路器件及其制造方法 |
| CN101728089A (zh) * | 2009-12-22 | 2010-06-09 | 西安交通大学 | 一种具有高储能密度的薄膜电容器及其制备方法 |
| CN103208365A (zh) * | 2013-01-25 | 2013-07-17 | 湖北大学 | 一种温度稳定型异质叠层电介质陶瓷电容器及其制备方法 |
| CN107369554A (zh) * | 2017-08-30 | 2017-11-21 | 苏州惠华电子科技有限公司 | 一种电容器的制造方法 |
-
2018
- 2018-12-21 CN CN201811570188.8A patent/CN109637809B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09331020A (ja) * | 1996-06-07 | 1997-12-22 | Sharp Corp | 誘電体薄膜キャパシタ素子及びその製造方法 |
| CN1691225A (zh) * | 2004-04-30 | 2005-11-02 | 广东风华邦科电子有限公司 | 高频介质电容器及其制备方法 |
| CN1741271A (zh) * | 2004-07-06 | 2006-03-01 | 三星电子株式会社 | 具有混合电介质层的半导体集成电路器件及其制造方法 |
| CN101728089A (zh) * | 2009-12-22 | 2010-06-09 | 西安交通大学 | 一种具有高储能密度的薄膜电容器及其制备方法 |
| CN103208365A (zh) * | 2013-01-25 | 2013-07-17 | 湖北大学 | 一种温度稳定型异质叠层电介质陶瓷电容器及其制备方法 |
| CN107369554A (zh) * | 2017-08-30 | 2017-11-21 | 苏州惠华电子科技有限公司 | 一种电容器的制造方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 谭毅，李敬锋: "《新材料概论》", 31 March 2004 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110171968A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-08-27 | 内蒙古科技大学 | 高性能固体电解质及其制备方法 |
| CN110171968B (zh) * | 2019-06-05 | 2021-08-17 | 内蒙古科技大学 | 高性能固体电解质及其制备方法 |
| CN111302789A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-06-19 | 华南理工大学 | 一种具有三明治结构的脉冲储能介质材料及其制备方法与应用 |
| CN111302789B (zh) * | 2020-03-17 | 2021-01-19 | 华南理工大学 | 一种具有三明治结构的脉冲储能介质材料及其制备方法与应用 |
| WO2022147958A1 (zh) * | 2021-01-07 | 2022-07-14 | 长鑫存储技术有限公司 | 电容结构的制备方法、电容结构及存储器 |
| US12127415B2 (en) | 2021-01-07 | 2024-10-22 | Changxin Memory Technologies, Inc. | Manufacturing method for capacitor structure, capacitor structure and memory |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109637809B (zh) | 2022-03-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Van et al. | Mechanism of anodic spark deposition | |
| CN109637809A (zh) | 一种陶瓷储能电容器及其制备方法 | |
| Broughton et al. | Investigation of thin sputtered Mn films for electrochemical capacitors | |
| CN101093751B (zh) | 高比容阴极箔的制备方法 | |
| Feng et al. | Formation of Al2O3–Nb2O5 composite oxide films on low-voltage etched aluminum foil by complexation–precipitation and anodizing | |
| Oh et al. | Fabrication of piezoelectric polymer multilayers on flexible substrates for energy harvesting | |
| Liu et al. | Preparation and energy-storage performance of PLZT antiferroelectric thick films via sol–gel method | |
| Feng et al. | Formation of Al2O3–TiO2 composite oxide films on aluminum foil by cathodic electrodeposition and anodizing | |
| Li et al. | Dielectric and piezoelectric properties of the Ba0. 92Ca0. 08Ti0. 95Zr0. 05O3 thin films grown on different substrate | |
| Yi et al. | Outstanding Ferroelectricity in Sol–Gel-Derived Polycrystalline BiFeO3 Films within a Wide Thickness Range | |
| Li et al. | Flexible PLZT antiferroelectric film capacitor for energy storage in wide temperature range | |
| CN109037355B (zh) | 一种基于铁电栅调控的肖特基二极管及其制备方法 | |
| Ma et al. | Chemical solution deposition of ferroelectric lead lanthanum zirconate titanate films on base-metal foils | |
| Ban et al. | Formation and properties of Al 2 O 3–ZrO 2 composite anodic oxide film on etched aluminum foil by electrodeposition and anodization | |
| CN110527952A (zh) | 一种钛酸钡/镍酸镧铁电超晶格薄膜材料及其制备方法 | |
| Zhang et al. | Superior energy storage performance of all-inorganic flexible antiferroelectric-insulator multilayer thin films | |
| Jang et al. | Preparation and characterization of Nb2O5–Al2O3 composite oxide formed by cathodic electroplating and anodizing | |
| CN102738387A (zh) | 一种基于TiOx结构的忆阻器及其制备方法 | |
| US20170162324A1 (en) | Oxide dielectric and method for manufacturing same, and solid state electronic device and method for manufacturing same | |
| Hou et al. | Low-Temperature Hydrothermal Deposition of (Ba x Sr1− x) TiO3 Thin Films on Flexible Polymeric Substrates for Embedded Applications | |
| CN108376711A (zh) | 制备具有顶栅结构和聚合物电解质介质层的二维半导体晶体管的方法 | |
| Huang et al. | High breakdown strength, energy density, and fast discharge times in PLZST films achieved by designed double-blocking structures | |
| Ryu et al. | High dielectric properties of Bi1. 5Zn1. 0Nb1. 5O7 thin films fabricated at room temperature | |
| Choi et al. | Micro-capacitors based on electrochemically grown vertical arrays of gold nanowires as electrodes | |
| Ma et al. | Development of PLZT film-on-foil capacitors with high energy density |
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 | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 511453 No.6, Changli Road, Dongyong Town, Nansha District, Guangzhou City, Guangdong Province Applicant after: Guangzhou Tianji Electronic Technology Co.,Ltd. Address before: 510000 the west side of the fifth floor of No.10 building, No.5 Industrial Zone, South Huaxi Enterprise Group Co., Ltd., daganwei, Haizhu District, Guangzhou City, Guangdong Province Applicant before: AURORA TECHNOLOGIES Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |