CN109961952A - 一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料及其制备方法，它属于介质电容器材料领域。本发明要解决的技术问题为介质储能密度和充放电效率较低。本发明按照一定的料液比称取聚甲基丙烯酸甲酯和N,N‑二甲基乙酰胺，搅拌至完全溶解，得到第一纺丝前驱体，吸入第一注射器中待用；称取聚偏氟乙烯‑三氟乙烯‑氯氟乙烯和N,N‑二甲基乙酰胺，搅拌至完全溶解，得到第二纺丝前驱体，控制第一注射器、第二注射器的注射速度，静电纺丝接收器的转速，将第一纺丝前驱体、第二纺丝前驱体按照一定体积比依次进行静电纺丝，得到湿膜，烘干后进行热压处理，得到所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料。本发明材料击穿场强提高。

Description

一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料及其制备方法
技术领域
本发明属于介质电容器材料领域；具体涉及一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料及其制备方法。
背景技术
随着不可再生资源大量使用所带来的环境危害持续增加和化石燃料的存储量逐年降低，促进了可再生清洁能源的快速发展以及先进的能源储存技术进步。与其他储能装置，例如电池或超级电容器相比，介质电容器具有储能密度高、充放电速度快、抗循环老化、适用于高温高压等极端环境和性能稳定的优点，在电力、电子系统中扮演着越来越重要的角色而被广泛研究。为提高电容器的储能密度，目前比较常用的方法是将高介电常数的无机陶瓷掺入电介质基体中，但这往往会引起介质的电导率增高、介质内部电场畸变等从而介质更容易被击穿。
发明内容
本发明目的是提供了一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料及其制备方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、按照一定的料液比称取聚甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基乙酰胺，搅拌至完全溶解，得到第一纺丝前驱体，吸入第一注射器中待用；
步骤2、按照一定的料液比称取聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯和N,N-二甲基乙酰胺，搅拌至完全溶解，得到第二纺丝前驱体，吸入第二注射器中待用；
步骤3、控制第一注射器、第二注射器的注射速度，静电纺丝接收器的转速，将第一纺丝前驱体、第二纺丝前驱体按照一定体积比进行静电纺丝，得到所述的异质结构的聚合物基多层储能材料的湿膜，待用；
步骤4、将步骤3得到的异质结构的聚合物基多层储能材料的湿膜置于真空烘箱内，烘干后得到所述的异质结构的聚合物基多层储能材料的干膜，待用；
步骤5、将步骤4得到的所述的异质结构的聚合物基多层储能材料的干膜进行热压处理，得到所述的一种异质结构的聚合物基多层储能材料。
本发明所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤1中聚甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基乙酰胺的料液比为1～2g：10ml，搅拌转速100～200r/min，搅拌时间6～12h。
本发明所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤2中聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯和N,N-二甲基乙酰胺的体积比为料液比为0.5～0.6g：10ml，搅拌转速100～200r/min，搅拌时间6～12h。
本发明所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤3中静电纺丝正电压为10～14kV、负电压为-14～-10kV，第一注射器的注射速度为0.1～0.5mm/min，第二注射器的注射速度为0.8～1.4mm/min，接收器转速为200～300r/min，第一注射器至接收器的距离为7～20cm，第二注射器至接收器的距离为7～20cm，室温下进行静电纺丝；步骤3中第一纺丝前驱体、第二纺丝前驱体的体积比为1～2：5，所述的异质结构的聚合物基多层储能材料的湿膜层数为3、5、7、9、11层中的一种，所述的异质结构的聚合物基多层储能材料的湿膜的第一层用第二纺丝前驱体纺丝，所述的第二纺丝前驱体与所述的第一纺丝前驱体依次交替纺丝。
本发明所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤4中的烘干温度为60～80℃，烘干时间1～6h；步骤5中的热压处理为常压下升温至100℃，恒温5min后升温到175℃后，加压至10～15Mpa保持13～15min，卸压冷却至室温，得到所述的一种异质结构的聚合物基多层储能材料。
一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、按照一定的料液比称取聚甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基乙酰胺，搅拌至完全溶解，得到第一纺丝前驱体，吸入第一注射器中待用；
步骤2、按照料液比为0.082g：0.5～0.6g：10ml分别称取钛酸锶纳米纤维、聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯和N,N-二甲基乙酰胺，将称量好的钛酸锶纳米纤维溶于N,N-二甲基乙酰胺后搅拌均匀，超声2～5min后加入聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯，搅拌转速100～200r/min，搅拌时间6～12h，得到第二纺丝前驱体，吸入第二注射器中待用；
步骤3、控制第一注射器、第二注射器的注射速度，静电纺丝接收器的转速，将第一纺丝前驱体、第二纺丝前驱体按照一定体积比进行静电纺丝，得到所述的异质结构的聚合物基复合储能材料的湿膜，待用；
步骤4、将步骤3得到的异质结构的聚合物基多层储能材料的湿膜置于真空烘箱内，烘干后得到所述的异质结构的聚合物基复合储能材料的干膜，待用；
步骤5、将步骤4得到的所述的异质结构的聚合物基多层储能材料的干膜进行热压处理，得到所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料。
本发明所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤1中聚甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基乙酰胺的料液比为1～2g：10ml，搅拌转速100～200r/min，搅拌时间6～12h。
本发明所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤3中静电纺丝正电压为10～14kV、负电压为-14～-10kV，第一注射器的注射速度为0.1～0.5mm/min，第二注射器的注射速度为0.8～1.4mm/min，接收器转速为200～300r/min，第一注射器至接收器的距离为7～20cm，第二注射器至接收器的距离为7～20cm，室温下进行静电纺丝；步骤3中第一纺丝前驱体、第二纺丝前驱体的体积比为1～2：5，所述的异质结构的聚合物基复合储能材料的湿膜层数为3、5、7、9、11层中的一种，所述的异质结构的聚合物基复合储能材料的湿膜的第一层用第二纺丝前驱体纺丝，所述的第二纺丝前驱体与所述的第一纺丝前驱体依次交替纺丝。
本发明所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤4中的烘干温度为60～80℃，烘干时间1～6h；步骤5中的热压处理为常压下升温至100℃，恒温5min后升温到175℃后，加压至10～15Mpa保持13～15min，卸压冷却至室温，得到所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料。
本发明所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法制备的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料，所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的厚度为19～20μm，第一纺丝前驱体纺丝层厚度为1.5～2μm，第二纺丝前驱体纺丝层厚度为2.5～3μm。
本发明所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法制备的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料，所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料在390kV/mm的电场下储能密度为15.57 J/cm3，充放电效率为70.14％。
本发明所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，所用的聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯为美国杜邦公司生产，其重均分子量为～80W。
本发明所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，所用的钛酸锶纳米纤维的尺寸为直径为200～300纳米，长度为3～12微米。
本发明的有益效果为：
本发明所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法制备的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料：
利用静电纺丝技术将铁电聚合物聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯(P(VDF-TrFE-CFE)，poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorofluoroethylene))与线性电介质聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，poly(methyl methacrylate))进行多层复合，得到的所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料融合了铁电聚合物介电常数高和线性电介质损耗低的特点；层与层之间的界面能有效阻挡电树枝的生长进而提高绝缘性能，使所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料能够获得更高的储能密度和充放电效率。由于没有无机相的引入，所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料还具有柔韧性高、密度小和易于加工等优点。
本发明所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法制备的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料，由于多层结构存在的界面阻挡效应，在一定层数范围能有效阻挡电树枝的生长，提高所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的击穿场强。
本发明所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法制备的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料，由于没有无机相的引入，复合介质内部无电场畸变点，有利于提高击穿性能，除此之外，还具有柔韧性好、加工性好等优异的机械性能。
本发明所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法、所需设备简单，成本低廉，环保无污染。
附图说明
图1为具体实施方式一方法制备的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的XRD曲线；
图2为具体实施方式一方法制备的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的介电性能对比曲线；
图3具体实施方式一方法制备的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的储能特性对比曲线；
图4为具体实施方式二方法制备的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的SEM照片。
具体实施方式
具体实施方式一：
一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料，包括如下步骤：
步骤1、按照一定的体积比称取聚甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基乙酰胺，搅拌至完全溶解，得到第一纺丝前驱体，吸入第一注射器中待用；
步骤2、按照一定的体积比称取聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯和N,N-二甲基乙酰胺，搅拌至完全溶解，得到第二纺丝前驱体，吸入第二注射器中待用；
步骤3、控制第一注射器、第二注射器的注射速度，静电纺丝接收器的转速，将第一纺丝前驱体、第二纺丝前驱体按照一定体积比进行静电纺丝，得到所述的异质结构的多层聚合物基复合储能材料的湿膜，待用；
步骤4、将步骤3得到的异质结构的聚合物基多层储能材料的湿膜置于真空烘箱内，烘干后得到所述的异质结构的多层聚合物基复合储能材料的干膜，待用；
步骤5、将步骤5得到的所述的异质结构的聚合物基多层储能材料的干膜进行热压处理，得到所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料。
本实施方式所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，其特征在于：步骤1中聚甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基乙酰胺的体积比为1：10，搅拌转速100～200r/min，搅拌时间6h。
本实施方式所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤2中聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯和N,N-二甲基乙酰胺的体积比为0.5：10，搅拌转速100～200r/min，搅拌时间6h。
本实施方式所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤3中静电纺丝正电压为10～14kV、负电压为-14～-10kV，第一注射器的注射速度为0.1mm/min，第二注射器的注射速度为1mm/min，接收器转速为200r/min，第一注射器至接收器的距离为7～20cm，第二注射器至接收器的距离为7～20cm，室温下进行静电纺丝。
本实施方式所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤3中第一纺丝前驱体、第二纺丝前驱体的体积比为2：5，所述的异质结构的聚合物基多层储能材料的湿膜层数为3、5、7、9、11层中的一种，所述的异质结构的多层聚合物基复合储能材料的湿膜的第一层用第二纺丝前驱体纺丝，所述的第二纺丝前驱体与所述的第一纺丝前驱体依次交替纺丝。
本实施方式所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤4中的烘干温度为60℃，烘干时间6h。
本实施方式所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤5中的热压处理为常压下升温至100℃，恒温5min后升温到175℃后，加压至10～15Mpa保持13～15min，卸压冷却至室温，得到所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料。
本实施方式所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法制备的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的XRD曲线如图1所示，从图1中能够明确看到聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯的衍射峰。
本实施方式所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法制备的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的介电性能对比曲线如图2所示，从图2中可以看到，在10 Hz时，制备的3层、5层和7层所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的介电常数依次升高，分别为7.58、8.39和9.20，这由于界面极化的影响；制备的9层和11层所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的极化强度依次降低，分别为8.20、7.69这是由于极化耦合作用的影响，当层数变多时，所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的性能与单一介质的性能趋同，介电常数变小。相对于纯的聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯材料，由于线性电介质层的阻挡作用，所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料中介电损耗明显降低，对其击穿强度和储能性能的提高具有重要影响。
本实施方式所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法制备的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的储能特性对比曲线如图3所示，从图3中能够看出，3-9层的所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的储能密度分别为7.64J/cm3、8.54 J/cm3、11.11 J/cm3和15.5669 J/cm3，7层所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的极化强度最大，相对于9层所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料，其击穿电场强度小，而极化强度相差不大，因此9层的所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的储能密度最大。而11层所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料因为击穿电场和介电常数均有所下降，所以储能密度比9层所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料小。
本实施方式所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法制备的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料，所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的厚度为19～20μm，第一纺丝前驱体纺丝层厚度为1.5～2μm，第二纺丝前驱体纺丝层厚度为2.5～3μm。
本实施方式所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法制备的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料，所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料在390kV/mm的电场下储能密度最大为15.57 J/cm3，充放电效率最高为70.14％。
具体实施方式二：
一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、按照一定的料液比称取聚甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基乙酰胺，搅拌至完全溶解，得到第一纺丝前驱体，吸入第一注射器中待用；
步骤2、按照一定的料液比称取聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯和N,N-二甲基乙酰胺，搅拌至完全溶解，得到第二纺丝前驱体，吸入第二注射器中待用；
步骤3、控制第一注射器、第二注射器的注射速度，静电纺丝接收器的转速，将第一纺丝前驱体、第二纺丝前驱体按照一定体积比进行静电纺丝，得到所述异质结构的聚合物基多层储能材料的湿膜，待用；
步骤4、将步骤3得到的异质结构的多层聚合物基复合储能材料的湿膜置于真空烘箱内，烘干后得到所述的异质结构的多层聚合物基复合储能材料的干膜，待用；
步骤5、将步骤5得到的所述的异质结构的多层聚合物基复合储能材料的干膜进行热压处理，得到所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料。
本实施方式所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤1中聚甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基乙酰胺的料液比为1g：10ml，搅拌转速200r/min，搅拌时间6h。
本实施方式所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤2中按照料液比为0.082g：0.6g：10ml分别称取钛酸锶纳米纤维、聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯和N,N-二甲基乙酰胺，将称量好的钛酸锶纳米纤维溶于N,N-二甲基乙酰胺后搅拌均匀，超声2min后加入聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯，搅拌转速200r/min，搅拌时间8h，得到第二纺丝前驱体，吸入第二注射器中待用。
本实施方式所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤3中静电纺丝正电压为10～14kV、负电压为-14～-10kV，第一注射器的注射速度为0.1mm/min，第二注射器的注射速度为1mm/min，接收器转速为200r/min，第一注射器至接收器的距离为10cm，第二注射器至接收器的距离为10cm，室温下进行静电纺丝。
本实施方式所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤3中第一纺丝前驱体、第二纺丝前驱体的体积比为1：5，所述的异质结构的多层聚合物基复合储能材料的湿膜层数为3、5、7、9、11层中的一种，所述的异质结构的多层聚合物基复合储能材料的湿膜的第一层用第二纺丝前驱体纺丝，所述的第二纺丝前驱体与所述的第一纺丝前驱体依次交替纺丝。
本实施方式所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤4中的烘干温度为60℃，烘干时间6h。
本实施方式所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤5中的热压处理为常压下升温至100℃，恒温5min后升温到175℃后，加压至10～15Mpa保持13～15min，卸压冷却至室温，得到所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料。
本实施方式所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法制备的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料，所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的厚度为19～20μm，第一纺丝前驱体纺丝层厚度为1.5～2μm，第二纺丝前驱体纺丝层厚度为2.5～3μm。
本实施方式所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法制备的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料，所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料在390kV/mm的电场下储能密度为15.57 J/cm3，充放电效率为70.14％。
本实施方式所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法制备的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料，9层的所述的一一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的SEM照片如图4所示，从图4中能够看出，PMMA与P(VDF-TrFE-CFE)呈分层分布，并且层间相容性良好，无开裂、断层等缺陷，总厚度为19μm，PMMA层约1.7μm，P(VDF-TrFE-CFE)层约2.6μm。由于标记的钛酸锶纤维尺寸不够小，分布不够均匀且存在少数团聚现象，使得某些位置的边界无法清晰地观察到，但整体来说边缘相对清晰。
具体实施方式三：
一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、按照一定的料液比称取聚甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基乙酰胺，搅拌至完全溶解，得到第一纺丝前驱体，吸入第一注射器中待用；
步骤2、按照一定的料液比称取聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯和N,N-二甲基乙酰胺，搅拌至完全溶解，得到第二纺丝前驱体，吸入第二注射器中待用；
步骤3、控制第一注射器、第二注射器的注射速度，静电纺丝接收器的转速，将第一纺丝前驱体、第二纺丝前驱体按照一定体积比进行静电纺丝，得到所述的异质结构的聚合物基多层储能材料的湿膜，待用；
步骤4、将步骤3得到的异质结构的聚合物基多层储能材料的湿膜置于真空烘箱内，烘干后得到所述的异质结构的聚合物基多层储能材料的干膜，待用；
步骤5、将步骤5得到的所述的异质结构的多层聚合物基复合储能材料的干膜进行热压处理，得到所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料。
具体实施方式四：
根据具体实施方式三所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤1中聚甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基乙酰胺的料液比为1～2g：10ml，搅拌转速100～200r/min，搅拌时间6～12h。
具体实施方式五：
根据具体实施方式三所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤2中聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯和N,N-二甲基乙酰胺的体积比为料液比为0.5～0.6g：10ml，搅拌转速100～200r/min，搅拌时间6～12h。
具体实施方式六：
根据具体实施方式三所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤2中按照料液比为0.082g：0.5～0.6g：10ml分别称取钛酸锶纳米纤维、聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯和N,N-二甲基乙酰胺，将称量好的钛酸锶纳米纤维溶于N,N-二甲基乙酰胺后搅拌均匀，超声2～5min后加入聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯，搅拌转速100～200r/min，搅拌时间6～12h，得到第二纺丝前驱体，吸入第二注射器中待用。
具体实施方式七：
根据具体实施方式三所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤3中静电纺丝正电压为10～14kV、负电压为-14～-10kV，第一注射器的注射速度为0.1～0.5mm/min，第二注射器的注射速度为0.8～1.4mm/min，接收器转速为200～300r/min，第一注射器至接收器的距离为7～20cm，第二注射器至接收器的距离为7～20cm，室温下进行静电纺丝。
具体实施方式八：
根据具体实施方式三所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤3中第一纺丝前驱体、第二纺丝前驱体的体积比为1～2：5，所述的异质结构的多层聚合物基复合储能材料的湿膜层数为3、5、7、9、11层中的一种，所述的异质结构的多层聚合物基复合储能材料的湿膜的第一层用第二纺丝前驱体纺丝，所述的第二纺丝前驱体与所述的第一纺丝前驱体依次交替纺丝。
具体实施方式九：
根据具体实施方式三所述的异质结构的多层聚合物基复合储能材料，步骤4中的烘干温度为60～80℃，烘干时间1～6h。
具体实施方式十：
根据具体实施方式三所述的异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，步骤5中的热压处理为常压下升温至100℃，恒温5min后升温到175℃后，加压至10～15Mpa保持13～15min，卸压冷却至室温，得到所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料。
具体实施方式十一：
根据具体实施方式三所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法制备的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料，所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的厚度为19～20μm，第一纺丝前驱体纺丝层厚度为1.5～2μm，第二纺丝前驱体纺丝层厚度为2.5～3μm。
具体实施方式十二：
根据具体实施方式三所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法制备的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料，所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料在390kV/mm的电场下储能密度为15.57 J/cm3，充放电效率为70.14％。

Claims (10)

1.一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、按照一定的料液比称取聚甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基乙酰胺，搅拌至完全溶解，得到第一纺丝前驱体，吸入第一注射器中待用；
步骤2、按照一定的料液比称取聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯和N,N-二甲基乙酰胺，搅拌至完全溶解，得到第二纺丝前驱体，吸入第二注射器中待用；
步骤3、控制第一注射器、第二注射器的注射速度，静电纺丝接收器的转速，将第一纺丝前驱体、第二纺丝前驱体按照一定体积比依次进行静电纺丝，得到所述的异质结构的聚合物基多层储能材料的湿膜，待用；
步骤4、将步骤3得到的异质结构的聚合物基多层储能材料的湿膜置于真空烘箱内，烘干后得到所述的异质结构的聚合物基多层储能材料的干膜，待用；
步骤5、将步骤4得到的所述的异质结构的多层聚合物基复合储能材料的干膜进行热压处理，得到所述的一种异质结构的聚合物基多层储能材料。
2.根据权利要求1所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，其特征在于：步骤1中聚甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基乙酰胺的料液比为1～2g：10ml，搅拌转速100～200r/min，搅拌时间6～12h。
3.根据权利要求1所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，其特征在于：步骤2中聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯和N,N-二甲基乙酰胺的体积比为料液比为0.5～0.6g：10ml，搅拌转速100～200r/min，搅拌时间6～12h。
4.根据权利要求1所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，其特征在于：步骤3中静电纺丝正电压为10～14kV、负电压为-14～-10kV，第一注射器的注射速度为0.1～0.5mm/min，第二注射器的注射速度为0.8～1.4mm/min，接收器转速为200～300r/min，第一注射器至接收器的距离为7～20cm，第二注射器至接收器的距离为7～20cm，室温下进行静电纺丝；步骤3中第一纺丝前驱体、第二纺丝前驱体的体积比为1～2：5，所述的异质结构的多层聚合物基复合储能材料的湿膜层数为3、5、7、9、11层中的一种，所述的异质结构的多层聚合物基复合储能材料的湿膜的第一层用第二纺丝前驱体纺丝，所述的第二纺丝前驱体与所述的第一纺丝前驱体依次交替纺丝。
5.根据权利要求1所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，其特征在于：步骤4中的烘干温度为60～80℃，烘干时间1～6h；步骤5中的热压处理为常压下升温至100℃，恒温5min后升温到175℃后，加压至10～15Mpa保持13～15min，卸压冷却至室温，得到所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料。
6.一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、按照一定的料液比称取聚甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基乙酰胺，搅拌至完全溶解，得到第一纺丝前驱体，吸入第一注射器中待用；
步骤2、按照料液比为0.082g：0.5～0.6g：10ml分别称取钛酸锶纳米纤维、聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯和N,N-二甲基乙酰胺，将称量好的钛酸锶纳米纤维溶于N,N-二甲基乙酰胺后搅拌均匀，超声2～5min后加入聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯，搅拌转速100～200r/min，搅拌时间6～12h，得到第二纺丝前驱体，吸入第二注射器中待用；
步骤3、控制第一注射器、第二注射器的注射速度，静电纺丝接收器的转速，将第一纺丝前驱体、第二纺丝前驱体按照一定体积比进行静电纺丝，得到所述的异质结构的多层聚合物基复合储能材料的湿膜，待用；
步骤4、将步骤3得到的异质结构的聚合物基多层储能材料的湿膜置于真空烘箱内，烘干后得到所述的异质结构的多层聚合物基复合储能材料的干膜，待用；
步骤5、将步骤4得到的所述的异质结构的多层聚合物基复合储能材料的干膜进行热压处理，得到所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料。
7.根据权利要求6所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，其特征在于：步骤1中聚甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基乙酰胺的料液比为1～2g：10ml，搅拌转速100～200r/min，搅拌时间6～12h。
8.根据权利要求6所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，其特征在于：步骤3中静电纺丝正电压为10～14kV、负电压为-14～-10kV，第一注射器的注射速度为0.1～0.5mm/min，第二注射器的注射速度为0.8～1.4mm/min，接收器转速为200～300r/min，第一注射器至接收器的距离为7～20cm，第二注射器至接收器的距离为7～20cm，室温下进行静电纺丝；步骤3中第一纺丝前驱体、第二纺丝前驱体的体积比为1～2：5，所述的异质结构的聚合物基多层储能材料的湿膜层数为3、5、7、9、11层中的一种，所述的异质结构的聚合物基多层储能材料的湿膜的第一层用第二纺丝前驱体纺丝，所述的第二纺丝前驱体与所述的第一纺丝前驱体依次交替纺丝。
9.根据权利要求6所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法，其特征在于：步骤4中的烘干温度为60～80℃，烘干时间1～6h；步骤5中的热压处理为常压下升温至100℃，恒温5min后升温到175℃后，加压至10～15Mpa保持13～15min，卸压冷却至室温，得到所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料。
10.一种权利要求1-9之一所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的制备方法制备的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料，其特征在于：所述的一种异质结构的多层聚合物基复合储能材料的厚度为19～20μm，第一纺丝前驱体纺丝层厚度为1.5～2μm，第二纺丝前驱体纺丝层厚度为2.5～3μm。
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