CN110862683A - 一种高储能密度介电复合多层薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于薄膜材料领域，并公开了一种高储能密度介电复合多层薄膜及其制备方法。该复合多层薄膜包括：顶层、中间层和底层，其中，顶层和底层的材料均为PEI，中间层的材料为PVDF，该中间层中填充有Ag包覆的纳米BaTiO3颗粒，该复合多层薄膜在500～650MV/m的电场强度下最高达到20.6～21.3J/cm3的储能性能，储能效率最高达到80～82％。同时本发明还公开了该复合多层薄膜的制备方法。通过本发明，有效提高了电介质材料的储能密度、储能效率、击穿场强和温度稳定性。

Description

一种高储能密度介电复合多层薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于薄膜材料领域，更具体地，涉及一种高储能密度介电复合多层薄膜及其制备方法。
背景技术
为了满足日益增长的电能需求，储能装置的发展受到了广泛的关注。在现有的电能存储设备中，介质电容器是唯一同时具有超快充放电能力、高工作电压和超高功率密度等优点的电能存储设备。因此，开发高效率的介质电容器成为现代电子设备或电力系统的目标，例如高频逆变器、医疗设备、脉冲发电、功率因数校正和混合动力汽车。
然而，与电池或超级电容器相比，介电电容器的平均低能量密度严重限制了其应用。例如，商用双向拉伸聚丙烯(BOPP)介质电容器在640mv/m的高电场下放电能量密度仅为1.2J/cm3左右。因此，为了实现更高的能量存储，脉冲功率器件中的介质电容器往往需要较大的体积和重量，因而成本较高。为了改善这种状况，最有效的方法是提高介质电容器的放电能量密度。
介电电容器系统中的电能是在电场的作用下，由介电材料的极化和去极化来储存和释放的。原则上，介电材料的放电能量密度(Ue)由：
Figure BDA0002284871920000011
其中，电位移(D)由介电常数(εr)确定，根据：
D＝ε0εrE
因此，高的放电能量密度要求高的最大电位移(Dmax)(或高的εr)、低的剩余极化(Pr)和高的击穿强度(Eb)。
在众多的介电材料中，聚合物纳米复合材料是一种很有前途的材料，因为它们可以很容易地将铁电陶瓷填料的高εr与聚合物基体的高Eb相结合，从而获得较高的总能量密度，然而，面临的困境在于纳米复合材料的εr增加往往以Eb降低为代价，从而抑制了高Ue的实现。为了解决这一问题，人们采用了许多创新的方法，包括核壳结构中填料的利用、表面功能化纳米填料、具有协同功能的多纳米填料，但迄今为止效果并不十分令人满意。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种高储能密度介电复合多层薄膜及其制备方法，其通过选取PEI作为顶层和底层，通过PEI高的剩余极化Pr和低的击穿强度Eb与PVDF低的剩余极化Pr和高的击穿强度Eb的互补作用，以此提高介电材料的击穿强度，通过，通过在PVDF中填充的银包覆的BaTiO3纳米颗粒，进一步提高介电材料的击穿强度，以此实现介电材料的储能密度、储能效率、击穿场强和温度稳定性的有效提高。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种高储能密度介电复合多层薄膜，该复合多层薄膜包括：顶层、中间层和底层，其中，顶层和底层的材料均为PEI，所述中间层的材料为PVDF，该中间层中填充有Ag包覆的纳米BaTiO3颗粒，该复合多层薄膜在500MV/m～650MV/m的电场强度下最高达到20.6J/cm3～21.3J/cm3的储能性能，储能效率最高达到80％～82％。
进一步优选地，所述顶层和底层的厚度优选为5μm～8μm，所述中间层的厚度优选为2μm～2.2μm。
进一步优选地，所述中间中填充的Ag包覆的纳米BaTiO3颗粒的体积分数优选为2.5vol％～3.5vol％。
按照本发明的另一方面，提供了一种上述所述的高储能密度介电复合多层薄膜的制备方法，该方法包括下列步骤：
(a)将PEI溶解形成溶液A，该溶液A用于制备顶层和底层；
(b)制备银氨溶液，将该银氨溶液、BaTiO3纳米颗粒和有机溶剂搅拌混合，使得银均匀包覆在所述BaTiO3纳米颗粒的表面，干燥后获得银包覆的BaTiO3纳米颗粒，将该银包覆的BaTiO3纳米颗粒溶解，形成溶液C；
将PVDF溶解形成溶液B，将该溶液C与所述溶液B搅拌混合均匀，形成溶液D，该溶液D用于制备中间层；
(c)选取硬质基底，在该硬质基底上依次涂覆所述溶液A、溶液D和溶液A并干燥，然后进行淬火，以此获得所需的复合多层薄膜。
进一步优选地，在步骤(a)中，所述PEI溶解形成溶液A，优选按照下列步骤进行：
选取0.5g～0.8g的PEI溶入到4g～8g的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液中，用磁力搅拌机在40℃～60℃和300转/分钟～700转/分钟转速下搅拌2-8个小时，以此形成溶液A。
进一步优选地，在步骤(b)中，所银氨溶液的制备优选按照下列步骤进行：
将质量分数3％～5％的AgNO3溶液滴加进入质量分数为20％～30％的NH3·H2O溶液中，混合均匀形成透明无色的银氨溶液。
进一步优选地，在步骤(b)中，所述有机溶剂优选为质量分数为4％～6％的葡萄糖溶液；所述银氨溶液，将该银氨溶液、BaTiO3纳米颗粒和有机溶剂搅拌混合，该搅拌的转速为1500转/分钟～2500转/分钟，时间为2h～8h。
进一步优选地，在步骤(b)中，所述将该银包覆的BaTiO3纳米颗粒溶解，形成溶液C时，是通过将80nm～120nm的银包覆的BaTiO3纳米颗粒溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，并超声分散5min～10min获得。
进一步优选地，在步骤(b)中，所述该溶液C与所述溶液B搅拌混合均匀中，搅拌转速为1500转/分钟～2500转/分钟，时间为2h～8h。
进一步优选地，在步骤(c)中，所述干燥的温度为70℃～90℃，干燥时间为2h～8h，所述淬火时加热的温度为100℃～300℃，时间为5min～20分钟。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、本发明中采用PEI作为顶层和底层。聚醚酰亚胺(PEI)是线性型聚合物，与铁电型聚合物相比，表现出最小的介电、铁电和传导损耗；并且PEI有高的击穿强度、高的放电效率、良好的热导率和显著的热氧化稳定性。在三明治结构中引入低损耗切向材料作为外层，可以显著减少电极的电荷注入，因此PEI可以大大减少了总体损失；
2、本发明通过在PVDF中填充银包覆的BaTiO3纳米颗粒。使用Ag@BaTiO3纳米颗粒可以使得Ag纳米颗粒在BaTiO3表面的附着引入了附加的内界面，这主要是提高了整体介电常数；其次是提高了复合材料的储能能力，即纳米银对钛酸钡的表面改性引入了额外的库仑阻塞效应和量子限制效应，从而提高了纳米复合材料的整体电击穿强度；最后，与传统的钛酸钡纳米颗粒相比，由于钛酸钡纳米粒子与PVDF基体的近似介电常数，与钛酸钡基体相比，它们的空间电荷极化和介电错配较低；
3、本发明采用Ag修饰的BaTiO3纳米颗粒作为电介质材料的填充物，利用绝缘层与中间极化层之间介电常数的失配性，不仅有效提高了电介质材料的储能密度和储能效率，还有效提升其击穿场强，当Ag包覆的BaTiO3纳米颗粒的填充量为3vol％时，能够在600MV/m的电场强度下达到21.6J/cm3的储能性能，且其储能效率达到70％，然而，在3vol％之后，总击穿强度开始降低，这可能是由于纳米颗粒的团聚和膜缺陷增加。
附图说明
图1是按照本发明的优选实施例所构建的高储能密度介电复合多层薄膜的结构示意图；
图2是是按照本发明的优选实施例所构建的复合多层薄膜的击穿场强的威布尔分布示意图；
图3是按照本发明的优选实施例所构建的不同体积分数的Ag@BaTiO3纳米颗粒填充的复合多层薄膜的在击穿场强附近的电位移-电场曲线对比图；
图4(a)是按照本发明的优选实施例所构建的不同体积分数的Ag@BaTiO3纳米颗粒填充的复合多层薄膜可释放储能密度对比图；
图4(b)是按照本发明的优选实施例所构建的不同体积分数的Ag@BaTiO3纳米颗粒填充的复合多层薄膜储能效率随电场变化规律对比图；
图5(a)是按照本发明的优选实施例所构建的PEI单层膜、PEI-3BT/PVDF-PEI多层膜、PEI-3Ag@BT/PVDF-PEI多层膜、PVDF单层膜的可释放储能密度对比图；
图5(b)是按照本发明的优选实施例所构建的PEI单层膜、PEI-3BT/PVDF-PEI多层膜、PEI-3Ag@BT/PVDF-PEI多层膜、PVDF单层膜的储能效率随电场变化规律对比图；
图6是按照本发明的优选实施例所构建的PEI单层聚合物膜、PVDF单层聚合物薄膜、PEI-BT/PVDF-PEI多层结构聚合物薄膜、PEI-Ag@BT/PVDF-PEI多层结构聚合物薄膜的电压分布模拟、电场分布模拟和电场矢量分布模拟对比图，其中，(a1)，(b1)和(c1)分别为PEI单层聚合物膜的电压分布模拟、电场分布模拟和电场矢量分布模拟；(a2)，(b2)和(c2)分别为PVDF单层聚合物薄膜的电压分布模拟、电场分布模拟和电场矢量分布模拟；(a3)，(b3)和(c3)分别为PEI-BT/PVDF-PEI多层结构聚合物薄膜的电压分布模拟、电场分布模拟和电场矢量分布模拟；以及(a4)，(b4)和(c4)分别为PEI-Ag@BT/PVDF-PEI多层结构聚合物薄膜的电压分布模拟、电场分布模拟和电场矢量分布模拟。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
一种高储能密度介电复合多层薄膜，该复合多层薄膜包括步骤：顶层、中间层和底层，其中，顶层和底层的材料均为PEI，所述中间层的材料为PVDF，该中间层中填充有Ag包覆的纳米BaTiO3颗粒，该复合多层薄膜在500～650MV/m的电场强度下最高达到20.6～21.3J/cm3的储能性能，储能效率最高达到80～82％。
所述顶层和底层的厚度优选为5μm～8μm，该厚度可以很好保护中间层的薄膜状态；所述中间层的厚度优选为2μm～2.2μm，使得三层薄膜总体的厚度能够保持在12μm～20μm区间，保证工业生产的需求。
所述中间中填充的Ag包覆的纳米BaTiO3颗粒的体积分数优选为2.5vol％～3.5vol％。当体积分数小于这个范围，则薄膜极化较小，导致储能密度有所下降；当体积分数大于这个范围，则薄膜击穿较小，亦导致储能密度下降。
一种高储能密度介电复合多层薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将0.5～0.8gPEI溶入到4～8g的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液中，用磁力搅拌机在40～60℃和300～700转/分钟转速下搅拌2～8个小时，得混合液A备用；
(2)将0.4～0.7g PVDF溶入到1～3g的N,N-二甲基甲酰胺中，用磁力搅拌机在室温下和500～2000转/分钟转速下搅拌2～8个小时，得混合液B备用；
(3)向AgNO3溶液(质量分数为3～5％)缓慢滴加NH3·H2O溶液(质量分数为20～30％)均一的透明的无色银氨溶液；再称取葡萄糖、去离子水、无水乙醇依次倒入空烧杯搅拌均匀，形成均匀的透明的无色葡萄糖溶液(质量分数为4～6％)，然后将准备好的银氨溶液、BaTiO3纳米颗粒倒入其中；后将其混合物在1500～2500转/分钟转速下磁力搅拌2～8个小时后离心、无水乙醇洗涤，在60～100℃下用真空烘箱干燥后得到Ag@BaTiO3纳米颗粒备用。
(4)将粒径为80～120nm的Ag@BaTiO3纳米颗粒置于烘箱中进行干燥，后将干燥的不同质量比的Ag@BaTiO3纳米颗粒加入到4.5ml N,N-二甲基甲酰胺中，后将其混合物倒入超声分散仪中进行超声分散5～10分钟，得混合液C备用；
(5)将C混合液倒入B混合液中，用磁力搅拌机在室温和1500～2500转/分钟转速下搅拌2～8个小时，得混合液D备用；
(6)将制得的混合液A倒在50～90℃的石英玻璃板上，采用玻璃棒将混合液A刮平，后将石英玻璃板置于真空干燥箱中，经过70～90℃干燥2～8小时，得到介电薄膜材料PEI。
(7)将制得的混合液D倒在介电薄膜材料PEI上，采用玻璃棒将混合液A刮平，后将石英玻璃板置于真空干燥箱中，经过70～90℃干燥2～8小时，得到两层的介电复合薄膜材料PEI-PVDF。
(8)将制得的混合液A倒在介电复合薄膜材料PEI-PVDF，采用玻璃棒将混合液A刮平，后将石英玻璃板置于真空干燥箱中，经过70～90℃干燥2～8小时，再将其置于电炉中在100～300℃下进行加热5～20分钟，后将石英玻璃板置于冰水中进行淬火，再将其置于烘箱中，烘干后揭下复合膜，减去边缘厚度不均匀的部分，得到具有三明治结构的介电复合薄膜材料PEI-Ag@BT/PVDF-PEI。
下面将结合具体的实施例进一步说明本发明。
实施例1
制备Ag@BaTiO3纳米颗粒的体积分数分别为1vol％的电介质材料PEI-Ag@BT/PVDF-PEI，步骤如下：
(1)将0.5gPEI溶入到4g的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液中，用磁力搅拌机在40℃和300转/分钟转速下搅拌2个小时，得混合液A备用；
(2)将0.4g PVDF溶入到1g的N,N-二甲基甲酰胺中，用磁力搅拌机在室温下和500转/分钟转速下搅拌8个小时，得混合液B备用；
(3)向AgNO3溶液(质量分数为3％)缓慢滴加NH3·H2O溶液(质量分数为20％)均一的透明的无色银氨溶液；再称取葡萄糖、去离子水、无水乙醇依次倒入空烧杯搅拌均匀，形成均匀的透明的无色葡萄糖溶液(质量分数为4％)，然后将准备好的银氨溶液、BaTiO3纳米颗粒倒入其中；后将其混合物在1500转/分钟转速下磁力搅拌2个小时后离心、无水乙醇洗涤，在60℃下用真空烘箱干燥后得到Ag@BaTiO3纳米颗粒备用。
(4)将粒径为80nm的Ag@BaTiO3纳米颗粒置于烘箱中进行干燥，后将干燥的不同质量比的Ag@BaTiO3纳米颗粒加入到4.5ml N,N-二甲基甲酰胺中，后将其混合物倒入超声分散仪中进行超声分散5分钟，得混合液C备用；
(5)将C混合液倒入B混合液中，用磁力搅拌机在室温和1500转/分钟转速下搅拌2个小时，得混合液D备用；
(6)将制得的混合液A倒在50℃的石英玻璃板上，采用玻璃棒将混合液A刮平，后将石英玻璃板置于真空干燥箱中，经过70℃干燥2小时，得到介电薄膜材料PEI。
(7)将制得的混合液D倒在介电薄膜材料PEI上，采用玻璃棒将混合液A刮平，后将石英玻璃板置于真空干燥箱中，经过70℃干燥2小时，得到两层的介电复合薄膜材料PEI-PVDF。
(8)将制得的混合液A倒在介电复合薄膜材料PEI-PVDF，采用玻璃棒将混合液A刮平，后将石英玻璃板置于真空干燥箱中，经过70℃干燥2小时，再将其置于电炉中在100℃下进行热处理20分钟，后将石英玻璃板置于冰水中进行淬火，再将其置于烘箱中，烘干后揭下复合膜，减去边缘厚度不均匀的部分，得到具有三明治结构的介电复合薄膜材料PEI-Ag@BT/PVDF-PEI。
实施例2
制备Ag@BaTiO3纳米颗粒的体积分数分别为3vol％的电介质材料PEI-Ag@BT/PVDF-PEI，步骤如下：
(1)将0.6gPEI溶入到5g的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液中，用磁力搅拌机在50℃和400转/分钟转速下搅拌4个小时，得混合液A备用；
(2)将0.5g PVDF溶入到2g的N,N-二甲基甲酰胺中，用磁力搅拌机在室温下和1500转/分钟转速下搅拌3个小时，得混合液B备用；
(3)向AgNO3溶液(质量分数为4％)缓慢滴加NH3·H2O溶液(质量分数为25％)均一的透明的无色银氨溶液；再称取葡萄糖、去离子水、无水乙醇依次倒入空烧杯搅拌均匀，形成均匀的透明的无色葡萄糖溶液(质量分数为5％)，然后将准备好的银氨溶液、BaTiO3纳米颗粒倒入其中；后将其混合物在1800转/分钟转速下磁力搅拌4个小时后离心、无水乙醇洗涤，在70℃下用真空烘箱干燥后得到Ag@BaTiO3纳米颗粒备用。
(4)将粒径为100nm的Ag@BaTiO3纳米颗粒置于烘箱中进行干燥，后将干燥的不同质量比的Ag@BaTiO3纳米颗粒加入到4.5ml N,N-二甲基甲酰胺中，后将其混合物倒入超声分散仪中进行超声分散6分钟，得混合液C备用；
(5)将C混合液倒入B混合液中，用磁力搅拌机在室温和2000转/分钟转速下搅拌5个小时，得混合液D备用；
(6)将制得的混合液A倒在70℃的石英玻璃板上，采用玻璃棒将混合液A刮平，后将石英玻璃板置于真空干燥箱中，经过80℃干燥4小时，得到介电薄膜材料PEI。
(7)将制得的混合液D倒在介电薄膜材料PEI上，采用玻璃棒将混合液A刮平，后将石英玻璃板置于真空干燥箱中，经过80℃干燥4小时，得到两层的介电复合薄膜材料PEI-PVDF。
(8)将制得的混合液A倒在介电复合薄膜材料PEI-PVDF，采用玻璃棒将混合液A刮平，后将石英玻璃板置于真空干燥箱中，经过80℃干燥5小时，再将其置于电炉中在200℃下进行热处理10分钟，后将石英玻璃板置于冰水中进行淬火，再将其置于烘箱中，烘干后揭下复合膜，减去边缘厚度不均匀的部分，得到具有三明治结构的介电复合薄膜材料PEI-Ag@BT/PVDF-PEI。
实施例3
制备Ag@BaTiO3纳米颗粒的体积分数分别为5vol％的电介质材料PEI-Ag@BT/PVDF-PEI，步骤如下：
(1)将0.7gPEI溶入到6g的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液中，用磁力搅拌机在450℃和500转/分钟转速下搅拌6个小时，得混合液A备用；
(2)将0.6g PVDF溶入到2.5g的N,N-二甲基甲酰胺中，用磁力搅拌机在室温下和1000转/分钟转速下搅拌4个小时，得混合液B备用；
(3)向AgNO3溶液(质量分数为4％)缓慢滴加NH3·H2O溶液(质量分数为30％)均一的透明的无色银氨溶液；再称取葡萄糖、去离子水、无水乙醇依次倒入空烧杯搅拌均匀，形成均匀的透明的无色葡萄糖溶液(质量分数为5％)，然后将准备好的银氨溶液、BaTiO3纳米颗粒倒入其中；后将其混合物在1800转/分钟转速下磁力搅拌6个小时后离心、无水乙醇洗涤，在80℃下用真空烘箱干燥后得到Ag@BaTiO3纳米颗粒备用。
(4)将粒径为90nm的Ag@BaTiO3纳米颗粒置于烘箱中进行干燥，后将干燥的不同质量比的Ag@BaTiO3纳米颗粒加入到4.5ml N,N-二甲基甲酰胺中，后将其混合物倒入超声分散仪中进行超声分散8分钟，得混合液C备用；
(5)将C混合液倒入B混合液中，用磁力搅拌机在室温和1800转/分钟转速下搅拌4个小时，得混合液D备用；
(6)将制得的混合液A倒在70℃的石英玻璃板上，采用玻璃棒将混合液A刮平，后将石英玻璃板置于真空干燥箱中，经过80℃干燥5小时，得到介电薄膜材料PEI。
(7)将制得的混合液D倒在介电薄膜材料PEI上，采用玻璃棒将混合液A刮平，后将石英玻璃板置于真空干燥箱中，经过80℃干燥4小时，得到两层的介电复合薄膜材料PEI-PVDF。
(8)将制得的混合液A倒在介电复合薄膜材料PEI-PVDF，采用玻璃棒将混合液A刮平，后将石英玻璃板置于真空干燥箱中，经过80℃干燥4小时，再将其置于电炉中在300℃下进行热处理6分钟，后将石英玻璃板置于冰水中进行淬火，再将其置于烘箱中，烘干后揭下复合膜，减去边缘厚度不均匀的部分，得到具有三明治结构的介电复合薄膜材料PEI-Ag@BT/PVDF-PEI。
实施例4
制备Ag@BaTiO3纳米颗粒的体积分数分别为7vol％的电介质材料PEI-Ag@BT/PVDF-PEI，步骤如下：
(1)将0.7gPEI溶入到8g的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液中，用磁力搅拌机在40℃和600转/分钟转速下搅拌8个小时，得混合液A备用；
(2)将0.6g PVDF溶入到2.5g的N,N-二甲基甲酰胺中，用磁力搅拌机在室温下和1600转/分钟转速下搅拌5个小时，得混合液B备用；
(3)向AgNO3溶液(质量分数为3％)缓慢滴加NH3·H2O溶液(质量分数为20％)均一的透明的无色银氨溶液；再称取葡萄糖、去离子水、无水乙醇依次倒入空烧杯搅拌均匀，形成均匀的透明的无色葡萄糖溶液(质量分数为4％)，然后将准备好的银氨溶液、BaTiO3纳米颗粒倒入其中；后将其混合物在2000转/分钟转速下磁力搅拌6个小时后离心、无水乙醇洗涤，在80℃下用真空烘箱干燥后得到Ag@BaTiO3纳米颗粒备用。
(4)将粒径为90nm的Ag@BaTiO3纳米颗粒置于烘箱中进行干燥，后将干燥的不同质量比的Ag@BaTiO3纳米颗粒加入到4.5ml N,N-二甲基甲酰胺中，后将其混合物倒入超声分散仪中进行超声分散8分钟，得混合液C备用；
(5)将C混合液倒入B混合液中，用磁力搅拌机在室温和2000转/分钟转速下搅拌4个小时，得混合液D备用；
(6)将制得的混合液A倒在60℃的石英玻璃板上，采用玻璃棒将混合液A刮平，后将石英玻璃板置于真空干燥箱中，经过80℃干燥4小时，得到介电薄膜材料PEI。
(7)将制得的混合液D倒在介电薄膜材料PEI上，采用玻璃棒将混合液A刮平，后将石英玻璃板置于真空干燥箱中，经过80℃干燥4小时，得到两层的介电复合薄膜材料PEI-PVDF。
(8)将制得的混合液A倒在介电复合薄膜材料PEI-PVDF，采用玻璃棒将混合液A刮平，后将石英玻璃板置于真空干燥箱中，经过80℃干燥6小时，再将其置于电炉中在100℃下进行热处理20分钟，后将石英玻璃板置于冰水中进行淬火，再将其置于烘箱中，烘干后揭下复合膜，减去边缘厚度不均匀的部分，得到具有三明治结构的介电复合薄膜材料PEI-Ag@BT/PVDF-PEI。
实施例5
制备Ag@BaTiO3纳米颗粒的体积分数分别为9vol％的电介质材料PEI-Ag@BT/PVDF-PEI，步骤如下：
(1)将0.6gPEI溶入到4g的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液中，用磁力搅拌机在50℃和600转/分钟转速下搅拌5个小时，得混合液A备用；
(2)将0.6g PVDF溶入到2g的N,N-二甲基甲酰胺中，用磁力搅拌机在室温下和1000转/分钟转速下搅拌7个小时，得混合液B备用；
(3)向AgNO3溶液(质量分数为4％)缓慢滴加NH3·H2O溶液(质量分数为25％)均一的透明的无色银氨溶液；再称取葡萄糖、去离子水、无水乙醇依次倒入空烧杯搅拌均匀，形成均匀的透明的无色葡萄糖溶液(质量分数为5％)，然后将准备好的银氨溶液、BaTiO3纳米颗粒倒入其中；后将其混合物在1800转/分钟转速下磁力搅拌3个小时后离心、无水乙醇洗涤，在80℃下用真空烘箱干燥后得到Ag@BaTiO3纳米颗粒备用。
(4)将粒径为100nm的Ag@BaTiO3纳米颗粒置于烘箱中进行干燥，后将干燥的不同质量比的Ag@BaTiO3纳米颗粒加入到4.5ml N,N-二甲基甲酰胺中，后将其混合物倒入超声分散仪中进行超声分散9分钟，得混合液C备用；
(5)将C混合液倒入B混合液中，用磁力搅拌机在室温和1900转/分钟转速下搅拌7个小时，得混合液D备用；
(6)将制得的混合液A倒在80℃的石英玻璃板上，采用玻璃棒将混合液A刮平，后将石英玻璃板置于真空干燥箱中，经过70℃干燥7小时，得到介电薄膜材料PEI。
(7)将制得的混合液D倒在介电薄膜材料PEI上，采用玻璃棒将混合液A刮平，后将石英玻璃板置于真空干燥箱中，经过70℃干燥7小时，得到两层的介电复合薄膜材料PEI-PVDF。
(8)将制得的混合液A倒在介电复合薄膜材料PEI-PVDF，采用玻璃棒将混合液A刮平，后将石英玻璃板置于真空干燥箱中，经过70℃干燥7小时，再将其置于电炉中在200℃下进行热处理15分钟，后将石英玻璃板置于冰水中进行淬火，再将其置于烘箱中，烘干后揭下复合膜，减去边缘厚度不均匀的部分，得到具有三明治结构的介电复合薄膜材料PEI-Ag@BT/PVDF-PEI。
实施例6
制备Ag@BaTiO3纳米颗粒的体积分数分别为11vol％的电介质材料PEI-Ag@BT/PVDF-PEI，步骤如下：
(1)将0.8gPEI溶入到8g的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液中，用磁力搅拌机在60℃和700转/分钟转速下搅拌8个小时，得混合液A备用；
(2)将0.7g PVDF溶入到3g的N,N-二甲基甲酰胺中，用磁力搅拌机在室温下和2000转/分钟转速下搅拌2个小时，得混合液B备用；
(3)向AgNO3溶液(质量分数为5％)缓慢滴加NH3·H2O溶液(质量分数为30％)均一的透明的无色银氨溶液；再称取葡萄糖(析出Ag)、去离子水、无水乙醇依次倒入空烧杯搅拌均匀，形成均匀的透明的无色葡萄糖溶液(质量分数为6％)，然后将准备好的银氨溶液、BaTiO3纳米颗粒倒入其中；后将其混合物在2500转/分钟转速下磁力搅拌8个小时后离心、无水乙醇洗涤，在100℃下用真空烘箱干燥后得到Ag@BaTiO3纳米颗粒备用。
(4)将粒径为120nm的Ag@BaTiO3纳米颗粒置于烘箱中进行干燥，后将干燥的不同质量比的Ag@BaTiO3纳米颗粒加入到4.5ml N,N-二甲基甲酰胺中，后将其混合物倒入超声分散仪中进行超声分散10分钟，得混合液C备用；
(5)将C混合液倒入B混合液中，用磁力搅拌机在室温和2500转/分钟转速下搅拌8个小时，得混合液D备用；
(6)将制得的混合液A倒在90℃的石英玻璃板上，采用玻璃棒将混合液A刮平，后将石英玻璃板置于真空干燥箱中，经过90℃干燥2小时，得到介电薄膜材料PEI。
(7)将制得的混合液D倒在介电薄膜材料PEI上，采用玻璃棒将混合液A刮平，后将石英玻璃板置于真空干燥箱中，经过90℃干燥2小时，得到两层的介电复合薄膜材料PEI-PVDF。
(8)将制得的混合液A倒在介电复合薄膜材料PEI-PVDF，采用玻璃棒将混合液A刮平，后将石英玻璃板置于真空干燥箱中，经过90℃干燥2小时，再将其置于电炉中在300℃下进行热处理5分钟，后将石英玻璃板置于冰水中进行淬火，再将其置于烘箱中，烘干后揭下复合膜，减去边缘厚度不均匀的部分，得到具有三明治结构的介电复合薄膜材料PEI-Ag@BT/PVDF-PEI。
按照上述方法制备Ag@BaTiO3纳米颗粒的体积分数分别为1vol％、3vol％、5vol％、7vol％、9vol％和11vol％的电介质材料PEI-Ag@BT/PVDF-PEI，并对其进行电学性能测试。在电介质材料的两面溅射圆形的金电极，电极直径为2.5mm。为了表征电介质材料的质量，采用扫描电子显微镜分析其纳米颗粒的分散情况和电介质材料中的缺陷。室温电位移-电场曲线由综合铁电测试仪测得，测试温度为室温，测试频率为100Hz，每组样品至少测试8次以保证结果的可靠性，储能密度和储能效率通过电位移-电场曲线计算得到。其检测结果如下：
通过扫描电子显微镜观测BaTiO3纳米颗粒的3vol％含量的电介质材料PEI-Ag@BT/PVDF-PEI界面和表面的微观均匀性。如图1所示，样品都未出现明显的孔洞和裂纹等缺陷，纳米颗粒和聚合物基体之间紧密结合，并且观察样品表面，BaTiO3纳米颗粒在聚合物基体中整体分散均匀，并无明显团聚，这是因为表面包覆的Ag颗粒与聚合物基体之间存在优异的相容性。
击穿场强是纳米复合材料储能性能最重要的影响因素之一，采用威布尔分布计算了不同填充量的PEI-Ag@BT/PVDF-PEI的击穿场强，如图2所示，BaTiO3纳米颗粒的填充量为1-11vol％的样品的电滞回线图形，根据样品击穿场强的威布尔分布图，当Ag@BaTiO3纳米颗粒的填充量为3vol％时，其击穿场强能够达到600MV/m。
如图3、图4(a)和4(b)所示，系统测试了不同填充含量的PEI-Ag@BT/PVDF-PEI在击穿场强附近的电位移-电场曲线，以及可释放储能密度和储能效率随电场变化规律图。可知，即便在击穿场强附近，PEI-Ag@BT/PVDF-PEI都表现出了形状良好的电位移-电场曲线，没有出现明显的漏导现象。随着Ag@BT含量的增加，其可释放的储能密度在3vol％含量时达到一个峰值，能够在600MV/m的电场强度下达到21.6J/cm3的储能性能，且其储能效率达到70％。由此可见设计的多层结构材料充分利用了线性层PEI与铁电层PVDF间存在的“击穿阻碍效应”与“界面极化效应”，相对于单层复合材料，性能得到大幅度提升，Ag修饰的BaTiO3纳米颗粒作为电介质材料的填充物，利用绝缘层与中间极化层之间介电常数的失配性，不仅有效提高了电介质材料的储能密度和储能效率，还有效提升其击穿场强。
按照实施例2制备PEI单层膜(L)、含3vol％BT纳米颗粒的PEI-BT/PVDF-PEI多层膜(LFL-3BT)、含3vol％Ag@BT纳米颗粒的PEI-Ag@BT/PVDF-PEI多层膜(LFL-3Ag@BT)、PVDF单层膜(F)，并对其进行电学性能测试。在电介质材料的两面溅射圆形的金电极，电极直径为2.5mm。计算储能密度和储能效率通过电位移-电场曲线测得。
图5(a)和5(b)所示为PEI线性承压层L单层膜、PEI-BT/PVDF-PEI多层膜、PEI-Ag@BT/PVDF-PEI多层膜、PVDF铁电层F单层膜的可释放储能密度和储能效率随电场变化规律图。图中所示，利用了线性层PEI与铁电层PVDF间存在的“击穿阻碍效应”与“界面极化效应”，相对于单层复合材料极化和最大击穿场强都有明显提高：多层结构的复合物薄膜比L单层薄膜的储能密度提升了约400％，比F单层薄膜的储能效率提升了约120％。另外LFL-3Ag@BT多层膜相比LFL-3BT多层膜的最大击穿提高了5.6％，储能密度提高约35％。这是由于夹层结构纳米复合材料中间层中的Ag@BT同时利用了BaTiO3纳米颗粒的高介电常数，以及超小Ag纳米颗粒众所周知的库仑阻挡和量子约束效应，使得PEI-Ag@BT/PVDF-PEI多层膜比PEI-BT/PVDF-PEI多层膜表现出更强的能量密度和储能密度。这项研究开发了一种制备了具有高击穿强度的高介电常数聚合物纳米复合材料，为制造高能量密度电子设备的介电材料开辟了一条新途径。
为了直观地展示这种局域电场强度的畸变，本实施例采用电磁场分析软件Maxwell模拟了PEI(线性承压层L)单层膜、PEI-BT/PVDF-PEI多层膜、PEI-Ag@BT/PVDF-PEI多层膜、PVDF(铁电层F)单层膜的电场分布情况。如图6所示的是有限元模拟的结果，其中，(a1)，(b1)和(c1)分别为PEI单层聚合物膜的电压分布模拟、电场分布模拟和电场矢量分布模拟；(a2)，(b2)和(c2)分别为PVDF单层聚合物薄膜的电压分布模拟、电场分布模拟和电场矢量分布模拟；(a3)，(b3)和(c3)分别为PEI-BT/PVDF-PEI多层结构聚合物薄膜的电压分布模拟、电场分布模拟和电场矢量分布模拟；以及(a4)，(b4)和(c4)分别为PEI-Ag@BT/PVDF-PEI多层结构聚合物薄膜的电压分布模拟、电场分布模拟和电场矢量分布模拟。对模拟图像的观察中可以发现相比于单层膜的电场分布，多层结构薄膜的外部承压层担负了大部分的电压，而中间铁电层的电场较小。另外，(b4)和(c4)图模拟的PEI-Ag@BT/PVDF-PEI纳米复合材料中的电场以及电场矢量显示空间电荷是向纳米粒子集中的，而不是像(b3)和(c3)中显示的空间电荷是在BT纳米粒子的边界被反射出去的。这是由于被Ag表面改性的绝缘BT表面产生一种库仑阻滞和量子约束效应，这种效应也使得Ag@BT复合的多层结构薄膜增强了击穿强度。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高储能密度介电复合多层薄膜，其特征在于，该复合多层薄膜包括：顶层、中间层和底层，其中，顶层和底层的材料均为PEI，所述中间层的材料为PVDF，该中间层中填充有Ag包覆的纳米BaTiO3颗粒，该复合多层薄膜在500MV/m～650MV/m的电场强度下最高达到20.6J/cm3～21.3J/cm3的储能性能，储能效率最高达到80％～82％。
2.如权利要求1所述的一种高储能密度介电复合多层薄膜，其特征在于，所述顶层和底层的厚度优选为5μm～8μm，所述中间层的厚度优选为2μm～2.2μm。
3.如权利要求1所述的一种高储能密度介电复合多层薄膜，其特征在于，所述中间中填充的Ag包覆的纳米BaTiO3颗粒的体积分数优选为2.5vol％～3.5vol％。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的高储能密度介电复合多层薄膜的制备方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
(a)将PEI溶解形成溶液A，该溶液A用于制备顶层和底层；
(b)制备银氨溶液，将该银氨溶液、BaTiO3纳米颗粒和有机溶剂搅拌混合，使得银均匀包覆在所述BaTiO3纳米颗粒的表面，干燥后获得银包覆的BaTiO3纳米颗粒，将该银包覆的BaTiO3纳米颗粒溶解，形成溶液C；
将PVDF溶解形成溶液B，将该溶液C与所述溶液B搅拌混合均匀，形成溶液D，该溶液D用于制备中间层；
(c)选取硬质基底，在该硬质基底上依次涂覆所述溶液A、溶液D和溶液A并干燥，然后进行淬火，以此获得所需的复合多层薄膜。
5.如权利要求4的制备方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述PEI溶解形成溶液A，优选按照下列步骤进行：
选取0.5g～0.8g的PEI溶入到4g～8g的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液中，用磁力搅拌机在40℃～60℃和300转/分钟～700转/分钟转速下搅拌2-8个小时，以此形成溶液A。
6.如权利要求4的制备方法，其特征在于，在步骤(b)中，所银氨溶液的制备优选按照下列步骤进行：
将质量分数3％～5％的AgNO3溶液滴加进入质量分数为20％～30％的NH3·H2O溶液中，混合均匀形成透明无色的银氨溶液。
7.如权利要求4的制备方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述有机溶剂优选为质量分数为4％～6％的葡萄糖溶液；所述银氨溶液，将该银氨溶液、BaTiO3纳米颗粒和有机溶剂搅拌混合，该搅拌的转速为1500转/分钟～2500转/分钟，时间为2h～8h。
8.如权利要求4的制备方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述将该银包覆的BaTiO3纳米颗粒溶解，形成溶液C时，是通过将80nm～120nm的银包覆的BaTiO3纳米颗粒溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，并超声分散5min～10min获得。
9.如权利要求4的制备方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述该溶液C与所述溶液B搅拌混合均匀中，搅拌转速为1500转/分钟～2500转/分钟，时间为2h～8h。
10.如权利要求4的制备方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述干燥的温度为70℃～90℃，干燥时间为2h～8h，所述淬火时加热的温度为100℃～300℃，时间为5分钟～20分钟。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111565510A (zh) * 2020-05-11 2020-08-21 中国科学院深圳先进技术研究院 一种高介电双面蚀刻的埋容材料及其制备方法和用途
CN111961241A (zh) * 2020-08-24 2020-11-20 电子科技大学 一种高储能低损耗的双层复合膜的制备方法
CN112622383A (zh) * 2020-12-15 2021-04-09 中国海洋大学 一种非对称三层结构全聚合物介电复合材料及其制备方法
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
CN115304810A (zh) * 2022-09-02 2022-11-08 乌镇实验室 夹层结构pei/mof/pei复合膜材料的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050096429A1 (en) * 2003-11-05 2005-05-05 Yueh-Ling Lee Polyimide based compositions useful as electronic substrates, derived in part from (micro-powder) fluoropolymer, and methods and compositions relating thereto
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
CN106397798A (zh) * 2016-09-07 2017-02-15 哈尔滨理工大学 一种改性BaTiO3/PI介电储能三层结构复合薄膜及制备方法
CN106633153A (zh) * 2016-12-29 2017-05-10 哈尔滨理工大学 一种三层结构的聚合物基介电储能纳米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
CN110556247A (zh) * 2019-09-11 2019-12-10 邯郸学院 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

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050096429A1 (en) * 2003-11-05 2005-05-05 Yueh-Ling Lee Polyimide based compositions useful as electronic substrates, derived in part from (micro-powder) fluoropolymer, and methods and compositions relating thereto
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
CN106397798A (zh) * 2016-09-07 2017-02-15 哈尔滨理工大学 一种改性BaTiO3/PI介电储能三层结构复合薄膜及制备方法
CN106633153A (zh) * 2016-12-29 2017-05-10 哈尔滨理工大学 一种三层结构的聚合物基介电储能纳米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
CN110556247A (zh) * 2019-09-11 2019-12-10 邯郸学院 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

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KANYAPAK SILAKAEW ET AL.: "Suppressed loss tangent and conductivity in high-permittivity Ag-BaTiO3/", 《APPLIED SURFACE SCIENCE》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111565510A (zh) * 2020-05-11 2020-08-21 中国科学院深圳先进技术研究院 一种高介电双面蚀刻的埋容材料及其制备方法和用途
CN111565510B (zh) * 2020-05-11 2021-08-06 中国科学院深圳先进技术研究院 一种高介电双面蚀刻的埋容材料及其制备方法和用途
CN111961241A (zh) * 2020-08-24 2020-11-20 电子科技大学 一种高储能低损耗的双层复合膜的制备方法
CN111961241B (zh) * 2020-08-24 2021-10-01 电子科技大学 一种高储能低损耗的双层复合膜的制备方法
CN112622383A (zh) * 2020-12-15 2021-04-09 中国海洋大学 一种非对称三层结构全聚合物介电复合材料及其制备方法
CN112622383B (zh) * 2020-12-15 2021-10-26 中国海洋大学 一种非对称三层结构全聚合物介电复合材料及其制备方法
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
CN115304810A (zh) * 2022-09-02 2022-11-08 乌镇实验室 夹层结构pei/mof/pei复合膜材料的制备方法

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Feng et al. Highly dispersive Ba0. 6 Sr0. 4 TiO3 nanoparticles modified P (VDF‐HFP)/PMMA composite films with improved energy storage density and efficiency
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