CN114974894A - 一种能够快速散热的电容器复合薄膜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能够快速散热的电容器复合薄膜。所述复合薄膜中,在绝缘电介质膜上覆盖一层石墨烯膜;所述石墨烯膜可以只部分覆盖有石墨烯;所述的复合薄膜部分覆盖石墨烯时,石墨烯部分可为条纹形状、散点形状或不规则形状;所述的复合薄膜中在绝缘电介质膜与所述石墨烯膜之间还设有金属层。本发明将石墨烯优良的导热性能应用于薄膜电容器,可以加快热量的导出和保持电容器芯子内部的温度均衡。这有利于延长电容器寿命。

Description

一种能够快速散热的电容器复合薄膜
技术领域
本发明涉及一种能够快速散热的电容器复合薄膜,所述复合薄膜应用于薄膜电容器的卷制,是电力电容器生产的主要原材料。这种薄膜可以将电力电容器运行过程中产生的热量快速导出到电容器单元外部,降低电容器芯子的温度,延长其寿命。
背景技术
薄膜电容器在设计时,一个重要问题是如何尽快将运行时产生的热量从电容器芯子中散发出来。
薄膜电容器所采用的复合薄膜,通常是绝缘电介质膜上复合一层金属箔(通常是铝)。在生产时,将这种复合薄膜交错层叠后卷制,经过焊接等工艺后形成大容量电容器芯子。为了尽量减少体积,组成芯子的薄膜往往卷制得很紧实,这导致最后产成的电容器在运行时对外散热是个较大的问题。而电容器的运行寿命,往往与电容器芯子内部散热问题息息相关。
近年来,石墨烯已经成为新材料研究的热点。石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/m·K,是为止导热系数最高的碳材料,远高于金属铝的230W/m·K以及银的412W/m·K。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够快速散热的电容器复合薄膜。该复合薄膜可以将电容器运行过程中产生的热量快速导出到电容器单元外部,降低电容器芯子的温度,延长其寿命。
为实现上述目的,本发明通过以下技术方案实现:
一种能够快速散热的电容器复合薄膜,所述电容器复合薄膜包括绝缘电介质膜和一层或多层石墨烯膜,所述一层或多层石墨烯膜覆盖在所述绝缘电介质膜上。
进一步的,所述的复合薄膜中,所述石墨烯膜作为电容器的极板。
进一步的,所述的复合薄膜中,所述石墨烯膜只部分覆盖有石墨烯;
进一步的,所述的复合薄膜,部分覆盖石墨烯时,覆盖有石墨烯的区域形状和比例可根据实际需要进行设计;
进一步的,所述的复合薄膜,部分覆盖石墨烯时,石墨烯部分可为条纹形状、散点形状或不规则形状;
进一步的,所述的复合薄膜中,在绝缘电介质膜与所述石墨烯膜之间还设有金属层。
进一步的,所述的复合薄膜用于生产电力电容器。
本发明还提供一种薄膜电容器,所述薄膜电容器包括所述的电容器复合薄膜。
进一步的,所述薄膜电容器包括多个所述电容器复合薄膜。
所述薄膜电容器中,两个或多个所述电容器复合薄膜卷绕成电容器芯子,多个所述电容器芯子采用并联或串联形式连接。
所述薄膜电容器还包括散热机构,所述散热机构设置在所述电容器芯子两侧。
所述石墨烯膜作为所述电容器的极板和导热层。
进一步的,所述电容器复合薄膜包括金属层,所述金属层作为所述电容器的极板,所述石墨烯膜作为导热层。
与现有技术相比,本发明的优点是:
1)快速导出运行时产生的热量
现有的电容器薄膜,由绝缘电介质膜及金属层(通常是铝)组成,卷制紧实。由于绝缘电介质膜是热的不良导体;金属层也很薄,只有微米量级。薄膜整体导热系数较低,散热较慢,极易造成芯子各位置温度不均匀。为了保证电容器的寿命,单个电容器芯子直径或厚度不宜太大,整个电容器也要预留出内部散热通道,从而不利于缩小体积。利用石墨烯的优良导热性能,将卷制的电容器芯子内部热量及时传导出来,极大有利于散热,并使得芯子内部各处温度保持较好的均匀性。这有利于延长电容器寿命,并缩小体积。
2)不需要较高质量的石墨烯
某些超级电容器中,也采用了石墨烯作为极板。在这种场合中,石墨烯主要用来大幅增加极板面积,从而用较小的体积,获得很大的电容量。
本发明中,石墨烯主要用来快速导热,其实际的比表面积并非关注的重点。这降低了对石墨烯生产质量的要求,从而降低了生产成本,有利于快速产品化。
3)相同面积的复合薄膜,生产的电力电容器电容量较大。
现有的电容器薄膜,其金属层的比表面积通常是200~600m2/g。而石墨烯的理论比表面积高达2630m2/g。这就使得由石墨烯制造的复合薄膜,其极板具有更大的面积。这也是某些超级电容器,采用石墨烯作为极板的原因。
如果生产石墨烯的工艺能够得到改进,从而得到较高质量和较低成本的石墨烯膜,那么在电力电容器中采用石墨烯作为极板后,天然具备较大的极板面积,从而可以得到比金属极板电容器更大的电容量。
本发明将石墨烯优良的导热性能应用于薄膜电容器,可以加快热量的导出和保持电容器芯子内部的温度均衡。
附图说明
图1是本发明实施例1中所述的一种能够快速散热的电容器复合薄膜;
图2是本发明实施例2所述的部分覆盖石墨烯的能够快速散热的电容器复合薄膜;
图3是本发明实施例3所述的带有金属层的能够快速散热的电容器复合薄膜;
图4是本发明实施例4所述的带有金属层的部分覆盖石墨烯的能够快速散热的电容器复合薄膜;
图5本发明所述的电容器复合薄膜的一种卷制方式的正视图和截面图。
图1~图4中:
1为石墨烯膜
2为绝缘电介质膜
3为部分覆盖石墨烯的石墨烯膜
4为金属层
5为所述的电容器复合薄膜
6为卷制后的电容器芯子散热机构。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述,给出的实施例仅为了阐明本发明,而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南,并不以任何方式构成对本发明的限制。
下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
实施例1
参照图1,在绝缘电介质膜2上覆盖一层石墨烯膜1,两者共同构成本发明所述的复合薄膜5。所述的电容器复合薄膜5的上层石墨烯是一种导电材料,因此复合薄膜5可以作为薄膜电容器的卷制材料。
如图5,将2层(如复合薄膜A、复合薄膜B)或多层所述的复合薄膜5叠放起来,复合薄膜A、复合薄膜B之间形成薄膜电容,按照图5的方式卷绕成电容器芯子,多个电容器芯子采用并联或串联的方式,从而形成较大电容量的电容器。
在这种情况下,石墨烯膜1起到两个作用,一是作为电容器的极板,二是作为快速导热材料,将运行过程产生的热量迅速沿石墨烯膜传到电容器芯子两侧的散热面,加速芯子冷却速度,并使芯子内部各点温度均匀。
实施例2
参照图2,在绝缘电介质膜2上覆盖一层石墨烯膜3,石墨烯膜3不需要全部采用石墨烯制作,可以只有部分区域采用石墨烯。覆盖有石墨烯的区域形状和比例可根据实际需要进行设计。两者共同构成本发明所述的复合薄膜5。
如图5,将2层(如复合薄膜A、复合薄膜B)或多层所述的复合薄膜5叠放起来,复合薄膜A、复合薄膜B之间形成薄膜电容,按照图5的方式卷绕成电容器芯子,多个电容器芯子采用并联或串联的方式,从而形成较大电容量的电容器。
在这种情况下,石墨烯膜3起到两个作用,一是作为电容器的极板,二是作为快速导热材料,将运行过程产生的热量迅速沿石墨烯膜传导到电容器芯子两侧的散热面,加速芯子冷却速度,并使芯子内部各点温度均匀。本案例的石墨烯部分不需要全部覆盖,因此可以降低石墨烯用量,节省成本。
实施例3
参照图3,在绝缘电介质膜2上首先覆盖金属层(通常为铝箔或铝镀层)4,然后再覆盖一层石墨烯膜1,两者共同构成本发明所述的复合薄膜5。
如图5,将2层(如复合薄膜A、复合薄膜B)或多层所述的复合薄膜5叠放起来,复合薄膜A、复合薄膜B之间形成薄膜电容,按照图5的方式卷绕成电容器芯子,多个电容器芯子采用并联或串联的方式,从而形成较大电容量的电容器。
在这种情况下,金属层4作为导电材料,充当电容器的极板。石墨烯膜1主要起到快速导热的作用,将运行过程产生的热量迅速沿石墨烯膜传导到电容器芯子两侧的散热面,加速芯子冷却速度,并使芯子内部各点温度均匀。此时,对石墨烯膜1的导电性能不做要求。由于对石墨烯膜1的导电性能要求低,在工业上可以提高合格率,降低工艺要求,易于实现规模化生产,从而降低成本。这对石墨烯快速产业化具有良好的推动作用。
实施例4
参照图4,在绝缘电介质膜2上首先覆盖金属层(通常为铝箔或铝镀层)4,然后再覆盖一层石墨烯膜3,石墨烯膜3不需要全部采用石墨烯制作,只有部分区域采用石墨烯。覆盖有石墨烯的区域形状和比例可根据实际需要进行设计。两者共同构成本发明所述的复合薄膜5。
如图5,将2层(如复合薄膜A、复合薄膜B)或多层所述的复合薄膜5叠放起来,复合薄膜A、复合薄膜B之间形成薄膜电容,按照图5的方式卷绕成电容器芯子,多个电容器芯子采用并联或串联的方式,从而形成较大电容量的电容器。
在这种情况下,金属层4作为导电材料,充当电容器的极板。石墨烯膜3主要起到快速导热的作用,将运行过程产生的热量迅速沿石墨烯膜传导到电容器芯子两侧的散热面,加速芯子冷却速度,并使芯子内部各点温度均匀。此时,对石墨烯膜3的导电性能不做要求。由于对石墨烯膜3的导电性能要求低,在工业上可以提高合格率,降低工艺要求,易于实现规模化生产,从而降低成本。这对石墨烯快速产业化具有良好的推动作用。本案例的石墨烯部分不需要全部覆盖,因此可以降低石墨烯用量,节省成本。
以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说,在不脱离本发明的宗旨和范围,以及无需进行不必要的实验情况下,可在等同参数、浓度和条件下,在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例,应该理解为,可以对本发明作进一步的改进。总之,按本发明的原理,本申请欲包括任何变更、用途或对本发明的改进,包括脱离了本申请中已公开范围,而用本领域已知的常规技术进行的改变。

Claims (10)

1.一种电容器复合薄膜,其特征在于:所述电容器复合薄膜包括绝缘电介质膜和一层或多层石墨烯膜,所述一层或多层石墨烯膜覆盖在所述绝缘电介质膜上。
2.根据权利要求1所述的电容器复合薄膜,其特征在于:石墨烯分布在所述石墨烯膜上的部分区域。
3.根据权利要求2所述的电容器复合薄膜,其特征在于:所述石墨烯以条纹形状、散点形状或不规则形状分布在所述石墨烯膜上。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的电容器复合薄膜,其特征在于:所述电容器复合薄膜还包括金属层,所述金属层设置在所述绝缘电介质膜和所述石墨烯膜之间。
5.一种薄膜电容器,包括权利要求1-4中任一项所述的电容器复合薄膜。
6.根据权利要求5所述的薄膜电容器,其特征在于:所述电容器包括多个所述电容器复合薄膜。
7.根据权利要求6所述的薄膜电容器,其特征在于:两个或多个所述电容器复合薄膜卷绕成电容器芯子,多个所述电容器芯子采用并联或串联形式连接。
8.根据权利要求7所述的薄膜电容器,其特征在于:所述薄膜电容器还包括散热机构,所述散热机构设置在所述电容器芯子两侧。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的薄膜电容器,其特征在于:所述石墨烯膜作为所述电容器的极板和导热层。
10.根据权利要求5-9中任一项所述的薄膜电容器,其特征在于:所述电容器复合薄膜包括金属层,所述金属层作为所述电容器的极板,所述石墨烯膜作为导热层。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202018885U (zh) * 2010-12-27 2011-10-26 杨文周 具有良好抗振性能的金属化薄膜大容量电容器
KR20120059062A (ko) * 2010-11-30 2012-06-08 삼성엘이디 주식회사 발광소자 및 그 제조방법
CN107275085A (zh) * 2017-05-24 2017-10-20 南京理工大学 一种石墨烯基高压脉冲薄膜电容器
JP2019186251A (ja) * 2018-04-02 2019-10-24 株式会社豊田中央研究所 薄膜コンデンサ及びそれを用いた半導体パワーモジュール

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120059062A (ko) * 2010-11-30 2012-06-08 삼성엘이디 주식회사 발광소자 및 그 제조방법
CN202018885U (zh) * 2010-12-27 2011-10-26 杨文周 具有良好抗振性能的金属化薄膜大容量电容器
CN107275085A (zh) * 2017-05-24 2017-10-20 南京理工大学 一种石墨烯基高压脉冲薄膜电容器
JP2019186251A (ja) * 2018-04-02 2019-10-24 株式会社豊田中央研究所 薄膜コンデンサ及びそれを用いた半導体パワーモジュール

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