[发明专利]一种基于巨电容率陶瓷电容器的充放电模块及其制备方法

权利要求书

1.一种基于巨电容率陶瓷电容器的充放电模块，其特征在于设有至少2个巨电容率陶瓷电容器单体，所有巨电容率陶瓷电容器单体串联或/和并联，所述巨电容率陶瓷电容器单体从下至上依次设有下银电极层、下耐电击穿层、中间电介质层、上耐电击穿层和上银电极层。

2.如权利要求1所述一种基于巨电容率陶瓷电容器的充放电模块，其特征在于所述下银电极层涂覆在下耐电击穿层下表面，上银电极层涂覆在上耐电击穿层上表面，所述下银电极层的厚度可为5～500nm，所述上银电极层的厚度可为5～500nm。

3.如权利要求1所述一种基于巨电容率陶瓷电容器的充放电模块，其特征在于所述中间电介质层以巨电容率钛酸铜钙陶瓷或钛酸铜钙基陶瓷作为电介质，中间电介质层为薄片状，厚度可为1～5000μm。

4.如权利要求1所述一种基于巨电容率陶瓷电容器的充放电模块，其特征在于所述下耐电击穿层为纳米氧化铝层、纳米氧化钛层或纳米氧化硅层中的一种，所述下耐电击穿层的厚度可为5～500nm；所述上耐电击穿层可为纳米氧化铝层、纳米氧化钛层或纳米氧化硅层等中的一种，所述下耐电击穿层的厚度可为5～500nm。

5.如权利要求1所述一种基于巨电容率陶瓷电容器的充放电模块的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）制备巨电容率陶瓷电容器单体的中间电介质层；

2）采用溶胶凝胶涂覆法、真空蒸发法或者真空溅射法在中间电介质层下表面覆盖下耐电击穿层；

3）采用溶胶凝胶涂覆法、真空蒸发法或者真空溅射法在中间电介质层上表面覆盖上耐电击穿层；

4）在下耐电击穿层下表面涂覆导电银浆，再热处理，即得下银电极层；

5）在上耐电击穿层上表面涂覆导电银浆，再热处理，即得上银电极层，至此得到巨电容率陶瓷电容器单体；

6）将得到的巨电容率陶瓷电容器单体采用串联或/和并联方式组装成基于巨电容率陶瓷电容器的充放电模块。

6.如权利要求5所述一种基于巨电容率陶瓷电容器的充放电模块的制备方法，其特征在于在步骤1）中，所述中间电介质层以巨电容率钛酸铜钙陶瓷或钛酸铜钙基陶瓷作为电介质；所述钛酸铜钙陶瓷是以含有钙、铜和钛的氧化物、碳酸化合物、氯化物、金属有机化合物作为原料，按钙∶铜∶钛的摩尔数之比为1∶3∶4混合，将混合均匀的粉料在850～950℃预烧2～5h生成钛酸铜钙粉体，将钛酸铜钙粉体、6wt%聚乙烯醇水溶液、丙三醇和消泡剂按质量比40～50∶30～45∶5∶0.2混合均匀，采用流延工艺制备厚度为1～5000μm的坯片，坯片于电炉中1060～1100℃保温2～10h烧结得到钛酸铜钙陶瓷。

7.如权利要求6所述一种基于巨电容率陶瓷电容器的充放电模块的制备方法，其特征在于所述钛酸铜钙基陶瓷是以钙、铜和钛的氧化物、碳酸化合物、氯化物作为原料制得的钛酸铜钙粉末为基础，在钛酸铜钙粉末中添加含有钒、锶或铌的化合物形成钛酸铜钙基混合粉，将钛酸铜钙基混合粉、6wt%聚乙烯醇水溶液、丙三醇和消泡剂按质量比40～50∶30～45∶5∶0.2混合均匀，采用流延工艺制备厚度为1～5000μm的坯片，坯片于电炉中1060～1100℃保温2～10h烧结得到钛酸铜钙基陶瓷。

8.如权利要求5所述一种基于巨电容率陶瓷电容器的充放电模块的制备方法，其特征在于在步骤4）中，所述热处理的温度为600℃，热处理的时间为30min。

9.如权利要求5所述一种基于巨电容率陶瓷电容器的充放电模块的制备方法，其特征在于在步骤5）中，所述热处理的温度为600℃，热处理的时间为30min。

10.如权利要求5所述一种基于巨电容率陶瓷电容器的充放电模块的制备方法，其特征在于在步骤6）中，所述组装成基于巨电容率陶瓷电容器的充放电模块，可将巨电容率陶瓷电容器单体并联成多层片式陶瓷电容器，具体由巨电容率陶瓷电容器单体、外电极和内电极组成，巨电容率陶瓷电容器单体的银电极层作为内电极，多层片式陶瓷电容器包括交互层叠的内电极，相邻的两个内电极之间有下耐电击穿层、中间电介质层和上耐电击穿层隔开，内电极的两个相对侧面上引出外电极，然后将多层片式陶瓷电容器串联或/和并联得到可快速充放电超级陶瓷电容器模块。