CN110556247A - 一种三明治结构高储能低电导率聚合物基复合薄膜制备方法 - Google Patents
一种三明治结构高储能低电导率聚合物基复合薄膜制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110556247A CN110556247A CN201910858241.2A CN201910858241A CN110556247A CN 110556247 A CN110556247 A CN 110556247A CN 201910858241 A CN201910858241 A CN 201910858241A CN 110556247 A CN110556247 A CN 110556247A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- composite film
- polymer
- layer
- sandwich
- fluorinated graphene
- 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
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 39
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 11
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 39
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 39
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 20
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 19
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 13
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 4
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 claims description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 2
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 claims 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 10
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 4
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 239000012767 functional filler Substances 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 77
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- 239000011127 biaxially oriented polypropylene Substances 0.000 description 4
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 description 4
- 229920006378 biaxially oriented polypropylene Polymers 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000011180 sandwich-structured composite Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/18—Manufacture of films or sheets
-
- 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
- H01G4/20—Dielectrics using combinations of dielectrics from more than one of groups H01G4/02 - H01G4/06
- H01G4/206—Dielectrics using combinations of dielectrics from more than one of groups H01G4/02 - H01G4/06 inorganic and synthetic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2327/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
- C08J2327/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08J2327/12—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
- C08J2327/16—Homopolymers or copolymers of vinylidene fluoride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
- C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
本发明提供了一种新型的氟化石墨烯为功能填料，制备具有三明治结构的高储能且低电导率的聚合物基介电复合薄膜的方法。该方法通过溶液超声分散法将氟化石墨烯均匀地分散在聚合物中作为中间层，而纯聚合物作为外层，通过一层一层的溶液流延浇铸的方法，再经高温退火处理后得到三明治结构的聚合物基复合薄膜。本发明通过引入氟化石墨烯/聚合物复合薄膜作为中间层提高了介电常数，上下外层的纯聚合物层提高了电击穿强度，兼顾了这两种材料的优势。另外，由于氟化石墨烯表面的氟原子和层与层之间的界面作用，阻碍了氟化石墨烯的堆叠和导电网络的形成，从而整体提高了复合薄膜的储能密度。本发明制备的介电复合薄膜工艺简单、性能优越，可广泛应用于脉冲电磁装置、高储能密度电容器等领域。
Description
技术领域
本发明属于介电高分子薄膜的制备技术领域，具体涉及一种三明治结构高储能低电导率聚合物基复合薄膜制备方法。
背景技术
近年来，随着全球能源需求的增大和化石能源消耗的增加，提高传统能源利用效率和拓展新能源使用范围的问题日益严峻。同时，微电子的迅猛发展和电力能源系统的需求不断增加，开发小型化、轻量化、易加工、柔韧性好的高性能存储设备显得尤为重要。薄膜电容器作为最常用的储能元件，具有快速充放电、可耐高电压、可循环利用和性能稳定等优点，符合新时期能源利用的要求，在电力系统、电子器件领域中扮演着至关重要的作用。高储能薄膜电容器可应用于新能源汽车、电磁武器、国家电网等众多储能领域。因此，科学技术的发展和应用对提高介电材料储能特性也提出了更高的要求。
薄膜电容器的储能性能主要由电介质层所决定。介电材料的最大储能密度为：
其中U是电介质储能密度，ε0是真空介电常数，εr是电介质材料的介电常数，Eb是击穿强度。从公式中可以看到最大储能密度与电介质的介电常数和击穿强度有关系，这两者是衡量电介质材料储能特性的重要指标。目前，市场上最常见的电介质薄膜是双向拉伸聚丙烯(BOPP)。BOPP具有很高的击穿强度(约为700MV/m)，然而其介电常数较低(约为2)极大地制约了其综合性能，导致其储能密度小于2.0J/cm3。而一般的导电粒子/聚合物复合薄膜，一方面由于填料与聚合物之间的相容性较差，会使得材料内部产生过多缺陷，限制介电常数和击穿强度；另一方面由于导电粒子的加入，聚合物薄膜会在渗流阈值附近产生非常大的介电损耗，电导率也会急剧上升。因此，如何同时提高聚合物电介质薄膜的介电常数和击穿强度，并降低电导率，以此来提高材料的整体储能性能是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明目的是通过简单的一层一层溶液流延法并进行热处理制备一种三明治结构的聚合物基复合薄膜，该方法综合考虑了薄膜的介电常数、击穿强度和电导率，从而得到较高的储能密度。
本发明的技术方案是：提供了一种三明治结构高储能低电导率聚合物基复合薄膜制备方法，所述的PVDF基体的质量百分比为98.0％-99.9％，所述的氟化石墨烯(FGN)的质量百分比为0.1％-2.0％，所述的PVDF基体包括聚偏氟乙烯(PVDF)或其共聚物P(VDF-HFP)、P(VDF-CTFE)、P(VDF-TrFE)、P(VDF-CTFE-TrFE)中的一种或两种，所述的氟化石墨烯为市售商品，其片径为0.4-5μm，含氟量为47-58％。所述的三明治结构上下层纯聚合物薄膜的厚度分别为10-15μm，且中间层FGN/聚合物复合薄膜的厚度为10-15μm。
本发明提供了制备上述聚合物基介电复合薄膜的方法，具体包括如下步骤：
(1)将纯聚偏氟乙烯(PVDF)或其共聚物中的一种按比例溶解在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，在一定温度下搅拌并超声分散各一段时间，形成均一稳定的溶液A；
(2)将不同含量的氟化石墨烯溶于一定比例的DMF溶剂中，在一定温度下搅拌并超声分散各一段时间，形成稳定的悬浮液B；
(3)将步骤(1)和(2)得到的溶液A和B混合，在一定温度下搅拌并超声分散各一段时间，得到均一稳定的溶液C；
(4)先将步骤(1)中制备的溶液A采用溶液流延法浇铸在超平培养皿上，然后在一定的温度和时间下，形成PVDF底层；再将步骤(3)中制备的溶液C浇铸在PVDF层上，继续干燥一段时间，形成FGN/PVDF中间层；将步骤(1)中的溶液A浇铸在中间层上，继续干燥一段时间，形成PVDF顶层；最后得到具有三层结构的介电复合薄膜D。
(5)为了获得优质的介电复合薄膜D，必须进一步除去复合薄膜D中的缺陷(如气孔、表面平整度及小分子杂质等)，将复合薄膜D放置于一定温度的真空烘箱中干燥若干小时，随后退火到室温，从超平培养皿上取下具有三层结构的介电复合薄膜D。
本发明先将纯PVDF溶液流延到超平培养皿上形成三明治结构的第一层膜，再将氟化石墨烯与PVDF的混合悬浮液浇铸到PVDF膜上形成第二层膜，最后将纯PVDF溶液浇铸上去形成第三层膜，经过蒸发溶剂制备成复合薄膜。薄膜再经高温退火处理后有效改善其综合性能。
本发明以纯PVDF膜作为三明治结构的上下表面，其可以提高薄膜的击穿强度，以FGN/PVDF复合材料作为中间层可以提高薄膜的介电常数，制备的聚合物基介电薄膜同时具有两种材料的优点，提高了薄膜的综合性能。
根据上述制备方法，通过调节氟化石墨烯质量比例、三明治结构中每一层膜的厚度和退火温度及时间，即可获得具有不同储能密度的聚合物基介电复合薄膜。
本发明的主要优点在于：
1)制备的三明治结构薄膜，其上下两层膜为纯PVDF膜，经过高温退火形成致密膜，可极大地提高击穿强度，中间层为氟化石墨烯和PVDF的复合薄膜，该层具有较高的介电常数，两者的结合可以同时发挥两种材料的优势，最终提高了薄膜的综合性能。由于氟化石墨烯的氟原子与PVDF中的氢原子会形成氢键，两者的相容性会增加，可以增加复合材料的致密性，有利于击穿强度的提高。
2)作为新型的二维材料-氟化石墨烯，其表面的氟原子层可以增大石墨烯的层间隙，有利于PVDF分子插层进去，可以有效阻碍石墨烯片的堆叠。另外，三明治结构的层界面同样可以阻碍导电粒子的传输。由于这两方面的原因，在复合薄膜内部不会形成导电网络，可很大程度的抑制电导率。如图3所示，在氟化石墨烯质量分数为2.0％时，测量温度为25-200℃范围内电导率都是最低的。
3)该薄膜制备工艺比较简单、对环境友好，也可以适用于不同形状大小的电子储能设备中。
4)该薄膜综合性能优越，储能密度高、介电常数较高、击穿强度较高、电导率低等，如图5所示的0.1％氟化石墨烯含量的薄膜。
附图说明
附图1是本发明制备三明治结构聚合物基介电复合薄膜的断面扫描电镜图。
附图2是本发明制备三明治结构聚合物基介电复合薄膜的介电常数随频率的变化图。
附图3是本发明制备三明治结构聚合物基介电复合薄膜的电导率随温度的变化图。
附图4是本发明制备三明治结构聚合物基介电复合薄膜的weibull分布图。
附图5是本发明制备三明治结构聚合物基介电复合薄膜的储能密度图。
具体实施方式：
下面结合具体实施例和附图来进一步说明制备三明治结构高储能低电导率聚合物基复合薄膜的技术方案。
实施例1
(1)将2.0g的纯P(VDF-HFP)溶解18.0g的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，在40℃下搅拌60min，并超声分散50min，形成均一稳定的溶液A；
(2)将0.002g的氟化石墨烯溶于2.0g的DMF溶剂中，在40℃下搅拌60min，并超声分散50min，形成稳定的悬浮液B；
(3)将步骤(1)和(2)得到的溶液A和B混合，在40℃下搅拌60min，并超声分散50min，得到均一稳定的溶液C；
(4)先将步骤(1)中制备的溶液A采用溶液流延法浇注在超平培养皿上，然后在70℃下干燥60min，形成P(VDF-HFP)底层；再将步骤(3)中制备的溶液C浇注在P(VDF-HFP)层上，继续干燥60min，形成FGN/P(VDF-HFP)中间层；将步骤(1)中的溶液A浇注在中间层上，继续干燥60min，形成P(VDF-HFP)顶层；最后得到具有三层结构的介电复合薄膜D。
(5)为了获得优质的介电复合薄膜D，必须进一步除去复合薄膜D中的缺陷(如气孔、表面平整度及小分子杂质等)，将复合薄膜D放置于180℃的真空烘箱中干燥12小时，随后退火到室温，从超平培养皿上取下具有三层结构的介电复合薄膜D。
所得到的三明治结构复合薄膜的上下层纯P(VDF-HFP)薄膜的厚度分别为10μm，且中间层FGN/P(VDF-HFP)复合薄膜的厚度为10μm，如图1所示的扫描电镜图。
由图2、图3、图4、图5可见：该三明治结构的聚合物基介电复合薄膜(见0.1％FGN样品)在室温下20Hz时的介电常数为35.1，在室温下电导率、击穿强度和储能密度分别为1.9×10-9S/m、446.4MV/m、30.9J/cm3。
实施例2
(1)将2.0g的纯P(VDF-CTFE)溶解16.0g的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，在50℃下搅拌50min，并超声分散40min，形成均一稳定的溶液A；
(2)将0.01g的氟化石墨烯溶于4.0g的DMF溶剂中，在50℃下搅拌50min，并超声分散40min，形成稳定的悬浮液B；
(3)将步骤(1)和(2)得到的溶液A和B混合，在50℃下搅拌50min，并超声分散40min，得到均一稳定的溶液C；
(4)先将步骤(1)中制备的溶液A采用溶液流延法浇注在超平培养皿上，然后在80℃下干燥50min，形成P(VDF-CTFE)底层；再将步骤(3)中制备的溶液C浇注在P(VDF-CTFE)层上，继续干燥50min，形成FGN/P(VDF-CTFE)中间层；将步骤(1)中的溶液A浇注在中间层上，继续干燥50min，形成P(VDF-CTFE)顶层；最后得到具有三层结构的介电复合薄膜D。
(5)为了获得优质的介电复合薄膜D，必须进一步除去复合薄膜D中的缺陷(如气孔、表面平整度及小分子杂质等)，将复合薄膜D放置于170℃的真空烘箱中干燥16小时，随后退火到室温，从超平培养皿上取下具有三层结构的介电复合薄膜D。
所得到的三明治结构复合薄膜的上下层纯P(VDF-CTFE)薄膜的厚度分别为15μm，且中间层FGN/P(VDF-CTFE)复合薄膜的厚度为10μm。
由图2、图3、图4、图5可见：该三明治结构的聚合物基介电复合薄膜(见0.5％FGN样品)在室温下20Hz时的介电常数为24.8，在室温下电导率、击穿强度和储能密度分别为9.3×10-10S/m、503.16MV/m、27.8J/cm3。
实施例3
(1)将2.0g的纯P(VDF-TrFE)溶解14.0g的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，在60℃下搅拌40min，并超声分散30min，形成均一稳定的溶液A；
(2)将0.02g的氟化石墨烯溶于6.0g的DMF溶剂中，在60℃下搅拌40min，并超声分散30min，形成稳定的悬浮液B；
(3)将步骤(1)和(2)得到的溶液A和B混合，在60℃下搅拌40min，并超声分散30min，得到均一稳定的溶液C；
(4)先将步骤(1)中制备的溶液A采用溶液流延法浇注在超平培养皿上，然后在90℃下干燥40min，形成P(VDF-TrFE)底层；再将步骤(3)中制备的溶液C浇注在P(VDF-TrFE)层上，继续干燥40min，形成FGN/P(VDF-TrFE)中间层；将步骤(1)中的溶液A浇注在中间层上，继续干燥40min，形成P(VDF-TrFE)顶层；最后得到具有三层结构的介电复合薄膜D。
(5)为了获得优质的介电复合薄膜D，必须进一步除去复合薄膜D中的缺陷(如气孔、表面平整度及小分子杂质等)，将复合薄膜D放置于160℃的真空烘箱中干燥20小时，随后退火到室温，从超平培养皿上取下具有三层结构的介电复合薄膜D。
所得到的三明治结构复合薄膜的上下层纯P(VDF-TrFE)薄膜的厚度分别为10μm，且中间层FGN/P(VDF-TrFE)复合薄膜的厚度为15μm。
由图2、图3、图4、图5可见：该三明治结构的聚合物基介电复合薄膜(见1.0％FGN样品)在室温下20Hz时的介电常数为19.2，在室温下电导率、击穿强度和储能密度分别为4.1×10-10S/m、379.8MV/m、12.3J/cm3。
实施例4
(1)将2.0g的纯PVDF溶解12.0g的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，在70℃下搅拌30min，并超声分散20min，形成均一稳定的溶液A；
(2)将0.04g的氟化石墨烯溶于4.0g的DMF溶剂中，在70℃下搅拌30min，并超声分散20min，形成稳定的悬浮液B；
(3)将步骤(1)和(2)得到的溶液A和B混合，在70℃下搅拌30min，并超声分散20min，得到均一稳定的溶液C；
(4)先将步骤(1)中制备的溶液A采用溶液流延法浇注在超平培养皿上，然后在100℃下干燥30min，形成PVDF底层；再将步骤(3)中制备的溶液C浇注在PVDF层上，继续干燥30min，形成FGN/PVDF中间层；将步骤(1)中的溶液A浇注在中间层上，继续干燥30min，形成PVDF顶层；最后得到具有三层结构的介电复合薄膜D。
(5)为了获得优质的介电复合薄膜D，必须进一步除去复合薄膜D中的缺陷(如气孔、表面平整度及小分子杂质等)，将复合薄膜D放置于150℃的真空烘箱中干燥24小时，随后退火到室温，从超平培养皿上取下具有三层结构的介电复合薄膜D。
所得到的三明治结构复合薄膜的上下层纯PVDF薄膜的厚度分别为15μm，且中间层FGN/PVDF复合薄膜的厚度为15μm。
由图2、图3、图4、图5可见：该三明治结构的聚合物基介电复合薄膜(见2.0％FGN样品)在室温下20Hz时的介电常数为15.5，在室温下电导率、击穿强度和储能密度分别为4.3×10-10S/m、342.6MV/m、8.0J/cm3。
Claims (9)
1.一种三明治结构高储能低电导率聚合物基复合薄膜制备方法，其特征在于：三明治结构上下层为纯聚合物的一层膜，中间层为氟化石墨烯(FGN)均匀分散在聚合物中形成的复合膜，三层结构的聚合物基复合薄膜经过一层一层溶液流延方法制备而成。
2.根据权利要求1所述的一种三明治结构高储能低电导率聚合物基复合薄膜，其特征在于：三明治结构上下层纯聚合物薄膜的厚度分别为10-15μm，且中间层FGN/聚合物复合薄膜的厚度为10-15μm。
3.根据权利要求1所述的一种三明治结构高储能低电导率聚合物基复合薄膜，其特征在于：所述的聚合物为聚偏氟乙烯(PVDF)或其共聚物P(VDF-HFP)、P(VDF-CTFE)、P(VDF-TrFE)、P(VDF-CTFE-TrFE)中的一种或两种，所述的氟化石墨烯(FGN)为市售商品，其片径为0.4-5μm，含氟量为47-58％。
4.根据权利要求1或2所述的一种三明治结构高储能低电导率聚合物基复合薄膜制备方法，其特征在于该方法具体步骤如下：
(1)将纯聚偏氟乙烯(PVDF)或其共聚物中的一种按比例溶解在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，在一定温度下搅拌并超声分散各一段时间，形成均一稳定的溶液A；
(2)将不同含量的氟化石墨烯溶于一定比例的DMF溶剂中，在一定温度下搅拌并超声分散各一段时间，形成稳定的悬浮液B；
(3)将步骤(1)和(2)得到的溶液A和B混合，在一定温度下搅拌并超声分散各一段时间，得到均一稳定的溶液C；
(4)先将步骤(1)中制备的溶液A采用溶液流延法浇铸在超平培养皿上，然后在一定的温度和时间下，形成PVDF底层；再将步骤(3)中制备的溶液C浇铸在PVDF层上，继续干燥一段时间，形成FGN/PVDF中间层；将步骤(1)中的溶液A浇铸在中间层上，继续干燥一段时间，形成PVDF顶层；最后得到具有三层结构的介电复合薄膜D。
(5)为了获得优质的介电复合薄膜D，必须进一步除去复合薄膜D中的缺陷(如气孔、表面平整度及小分子杂质等)，将复合薄膜D放置于一定温度的真空烘箱中干燥若干小时，随后退火到室温，从超平培养皿上取下具有三层结构的介电复合薄膜D。
5.根据权利要求4所述的一种三明治结构高储能低电导率聚合物基复合薄膜制备方法，其特征在于步骤(1)所述的PVDF与DMF的质量比为1:6-10。
6.根据权利要求4所述的一种三明治结构高储能低电导率聚合物基复合薄膜制备方法，其特征在于步骤(2)所述的氟化石墨烯(FGN)与DMF的质量比为1:200-1000，所述的氟化石墨烯(FGN)占PVDF的质量比为0.1％-2.0％。
7.根据权利要求4所述的一种三明治结构高储能低电导率聚合物基复合薄膜制备方法，其特征在于步骤(1)、(2)、(3)所述搅拌温度为40-70℃，搅拌时间为30-60min，超声分散时间为20-50min。
8.根据权利要求4所述的一种三明治结构高储能低电导率聚合物基复合薄膜制备方法，其特征在于步骤(4)所述的每一层膜干燥温度为70-100℃，干燥时间为30-60min。
9.根据权利要求4所述的一种三明治结构高储能低电导率聚合物基复合薄膜制备方法，其特征在于步骤(5)所述的真空干燥温度为150-180℃，干燥时间为12-24h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910858241.2A CN110556247A (zh) | 2019-09-11 | 2019-09-11 | 一种三明治结构高储能低电导率聚合物基复合薄膜制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910858241.2A CN110556247A (zh) | 2019-09-11 | 2019-09-11 | 一种三明治结构高储能低电导率聚合物基复合薄膜制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110556247A true CN110556247A (zh) | 2019-12-10 |
Family
ID=68739865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910858241.2A Pending CN110556247A (zh) | 2019-09-11 | 2019-09-11 | 一种三明治结构高储能低电导率聚合物基复合薄膜制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110556247A (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110862683A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-03-06 | 华中科技大学 | 一种高储能密度介电复合多层薄膜及其制备方法 |
| CN111040212A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-04-21 | 南京航空航天大学 | 一种pvdf基复合薄膜及其制备方法 |
| CN111844955A (zh) * | 2020-07-27 | 2020-10-30 | 电子科技大学 | 一种高介电复合材料及其制备方法 |
| CN112194809A (zh) * | 2020-10-09 | 2021-01-08 | 天津工业大学 | 一种具有三明治夹层结构的相变储能复合膜及其制备方法 |
| CN112406210A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-02-26 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | 触控元件、复合膜及其制作方法 |
| CN113442535A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-09-28 | 陕西科技大学 | 一种具有介电叠层结构的pvdf基介电材料及制备方法 |
| CN114559721A (zh) * | 2022-03-04 | 2022-05-31 | 西南科技大学 | 三明治结构高储能密度聚酰亚胺基复合薄膜及其制备方法 |
| CN114989469A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-09-02 | 乌镇实验室 | 一种具有高温储能性能的三层pei柔性复合薄膜及其制备方法 |
| CN115340767A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-11-15 | 安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司 | 高导热绝缘硅胶及其制备方法 |
Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102709053A (zh) * | 2012-06-04 | 2012-10-03 | 电子科技大学 | 一种聚合物叠片式电容器及其制备方法 |
| CN103772981A (zh) * | 2013-12-30 | 2014-05-07 | 四川大学 | 低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料及其制备方法 |
| CN104553199A (zh) * | 2015-01-16 | 2015-04-29 | 哈尔滨理工大学 | 三层介电聚偏氟乙烯薄膜的制备方法 |
| CN105038045A (zh) * | 2015-07-13 | 2015-11-11 | 西安理工大学 | 一种氧化石墨烯/聚偏氟乙烯复合薄膜的制备方法 |
| CN105037763A (zh) * | 2015-07-31 | 2015-11-11 | 中国地质大学（北京） | 改性氧化石墨烯-压电聚合物储能薄膜器件的制备方法 |
| CN105086297A (zh) * | 2015-07-31 | 2015-11-25 | 西安交通大学 | 一种电储能介质陶瓷/聚合物复合材料及其制备方法 |
| CN105968393A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-09-28 | 黑龙江科技大学 | 聚酰亚胺与氟化石墨烯氧化物复合材料的制备方法 |
| CN107177144A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-09-19 | 哈尔滨理工大学 | 一种三明治结构纳米纤维/聚偏氟乙烯复合介质及其制备方法 |
| CN107359051A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-11-17 | 同济大学 | 一种高能量密度三明治结构柔性复合材料及其制备方法 |
| KR20170142765A (ko) * | 2016-06-20 | 2017-12-28 | (주)이녹스첨단소재 | 지문센서 모듈 커버용 복합필름 및 이를 포함하는 지문센서 모듈 |
| CN108101384A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-06-01 | 陕西科技大学 | 一种用于储能的钛酸铋钠/聚偏氟乙烯三层结构复合材料及其制备方法 |
| CN108752612A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-11-06 | 杭州电子科技大学 | 基于pmma三明治结构的高储能介电复合材料制备方法 |
| CN109461577A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-03-12 | 电子科技大学 | 一种介电储能复合材料的制备方法及应用 |
| CN109762275A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-05-17 | 邯郸学院 | 一种新型氟化导电粒子/pvdf基复合介电薄膜的制备方法 |
| CN109878176A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-06-14 | 西安交通大学 | 一种高储能密度的聚合物基多层复合材料及其制备方法 |
| CN110070990A (zh) * | 2019-04-09 | 2019-07-30 | 南京邮电大学 | 一种基于温度调控的高储能柔性复合膜及其制备方法 |
-
2019
- 2019-09-11 CN CN201910858241.2A patent/CN110556247A/zh active Pending
Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102709053A (zh) * | 2012-06-04 | 2012-10-03 | 电子科技大学 | 一种聚合物叠片式电容器及其制备方法 |
| CN103772981A (zh) * | 2013-12-30 | 2014-05-07 | 四川大学 | 低介电常数聚合物/氟化石墨烯复合材料及其制备方法 |
| CN104553199A (zh) * | 2015-01-16 | 2015-04-29 | 哈尔滨理工大学 | 三层介电聚偏氟乙烯薄膜的制备方法 |
| CN105038045A (zh) * | 2015-07-13 | 2015-11-11 | 西安理工大学 | 一种氧化石墨烯/聚偏氟乙烯复合薄膜的制备方法 |
| CN105037763A (zh) * | 2015-07-31 | 2015-11-11 | 中国地质大学（北京） | 改性氧化石墨烯-压电聚合物储能薄膜器件的制备方法 |
| CN105086297A (zh) * | 2015-07-31 | 2015-11-25 | 西安交通大学 | 一种电储能介质陶瓷/聚合物复合材料及其制备方法 |
| CN105968393A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-09-28 | 黑龙江科技大学 | 聚酰亚胺与氟化石墨烯氧化物复合材料的制备方法 |
| KR20170142765A (ko) * | 2016-06-20 | 2017-12-28 | (주)이녹스첨단소재 | 지문센서 모듈 커버용 복합필름 및 이를 포함하는 지문센서 모듈 |
| CN107177144A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-09-19 | 哈尔滨理工大学 | 一种三明治结构纳米纤维/聚偏氟乙烯复合介质及其制备方法 |
| CN107359051A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-11-17 | 同济大学 | 一种高能量密度三明治结构柔性复合材料及其制备方法 |
| CN108101384A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-06-01 | 陕西科技大学 | 一种用于储能的钛酸铋钠/聚偏氟乙烯三层结构复合材料及其制备方法 |
| CN108752612A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-11-06 | 杭州电子科技大学 | 基于pmma三明治结构的高储能介电复合材料制备方法 |
| CN109762275A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-05-17 | 邯郸学院 | 一种新型氟化导电粒子/pvdf基复合介电薄膜的制备方法 |
| CN109461577A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-03-12 | 电子科技大学 | 一种介电储能复合材料的制备方法及应用 |
| CN109878176A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-06-14 | 西安交通大学 | 一种高储能密度的聚合物基多层复合材料及其制备方法 |
| CN110070990A (zh) * | 2019-04-09 | 2019-07-30 | 南京邮电大学 | 一种基于温度调控的高储能柔性复合膜及其制备方法 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111040212A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-04-21 | 南京航空航天大学 | 一种pvdf基复合薄膜及其制备方法 |
| CN110862683A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-03-06 | 华中科技大学 | 一种高储能密度介电复合多层薄膜及其制备方法 |
| CN111844955A (zh) * | 2020-07-27 | 2020-10-30 | 电子科技大学 | 一种高介电复合材料及其制备方法 |
| CN112194809A (zh) * | 2020-10-09 | 2021-01-08 | 天津工业大学 | 一种具有三明治夹层结构的相变储能复合膜及其制备方法 |
| CN112406210A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-02-26 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | 触控元件、复合膜及其制作方法 |
| CN113442535A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-09-28 | 陕西科技大学 | 一种具有介电叠层结构的pvdf基介电材料及制备方法 |
| CN114559721A (zh) * | 2022-03-04 | 2022-05-31 | 西南科技大学 | 三明治结构高储能密度聚酰亚胺基复合薄膜及其制备方法 |
| CN114989469A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-09-02 | 乌镇实验室 | 一种具有高温储能性能的三层pei柔性复合薄膜及其制备方法 |
| CN115340767A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-11-15 | 安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司 | 高导热绝缘硅胶及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110556247A (zh) | 一种三明治结构高储能低电导率聚合物基复合薄膜制备方法 | |
| Fei et al. | Flexible all-solid-state supercapacitors based on graphene/carbon black nanoparticle film electrodes and cross-linked poly (vinyl alcohol)–H2SO4 porous gel electrolytes | |
| US9691916B2 (en) | Synthesis of three-dimensional graphene foam: use as supercapacitors | |
| CN106654285B (zh) | 一种用于锂电池的柔性集流体及其制备方法 | |
| CN112978719B (zh) | 一种厚度可控的高性能石墨烯膜及其制备方法 | |
| CN108998893B (zh) | 一种梯度结构聚偏氟乙烯基复合介质及其制备方法 | |
| CN104192836A (zh) | 自支撑多孔石墨烯基薄膜的溶液热制备方法 | |
| CN102173155A (zh) | 聚合物基陶瓷复合介电材料及其制备方法 | |
| CN110615440A (zh) | 一种大尺寸、富含氧官能团的MXene纳米片及其制备方法和应用 | |
| US8002921B2 (en) | Electrodes for electric double layer devices | |
| CN112373162A (zh) | 一种具有三层结构的复合介电材料及其制备方法 | |
| Gong et al. | All-organic sandwich-structured BOPP/PVDF/BOPP dielectric films with significantly improved energy density and charge–discharge efficiency | |
| KR101774253B1 (ko) | 적층형 슈퍼커패시터의 제조방법 | |
| CN109888157B (zh) | 一种隔膜及其制备方法和包含该隔膜的锂离子电池 | |
| CN101955619A (zh) | 一种高储能密度全有机纳米复合薄膜及其制备方法 | |
| CN114655950B (zh) | 一种超快速电化学电容器用多孔石墨烯/Ti3C2TX复合薄膜材料的制备方法和应用 | |
| CN116315119A (zh) | 一种固态聚合物电解质及其制备方法和应用 | |
| CN111218072B (zh) | 一种高介电高储能的二维片状钛酸锶复合材料及制备方法 | |
| CN112838265B (zh) | 一种薄型层状复合固态电解质膜及其制备方法与应用 | |
| CN108638616B (zh) | 层状介电材料及其制备方法 | |
| CN109401142B (zh) | 一种具有海岛结构的pvdf基复合材料及其制备方法 | |
| CN218287030U (zh) | 一种介电复合薄膜 | |
| CN206225212U (zh) | 石墨烯电容器 | |
| KR101914570B1 (ko) | 내부 직렬연결구조를 갖는 반도체/도체 적층형 복합재료, 그 복합재료 제조방법 및 그 복합재료를 포함하는 응용제품 | |
| CN115926231B (zh) | 一种层状聚酯基高储能复合介质薄膜及其制备方法和应用 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191210 |