[发明专利]一种电储能聚合物基薄膜的制备方法和应用

说明书

本发明涉及电储能有机薄膜材料技术领域，尤其涉及一种电储能聚合物基薄膜的制备方法和应用。本发明提供的电储能聚合物基薄膜的制备方法，包括以下步骤：将聚合物与有机溶剂混合后，进行固化，得到初结晶的薄膜；将所述初结晶的薄膜进行轧制，得到电储能聚合物基薄膜。在本发明中，所述轧制过程能够显著提高薄膜的击穿场强，提高薄膜的储能释放密度。根据实施例的记载，电储能聚合物基薄膜的击穿场强最高为380MV/m，相对介电常数最高可达10.2(@1000Hz)，可释放储能密度为12.5J/cm³。

技术领域

本发明涉及电储能有机薄膜材料技术领域，尤其涉及一种电储能聚合物基薄膜的制备方法和应用。

背景技术

目前，能源问题加速了新能源产业的发展，储能器件得到了广泛的研究。其中，介电电容器表现更为突出。目前，商用BOPP(双向拉伸聚丙烯)储能密度只有4J/cm³，于是，制备具有高储能密度的聚合物基薄膜引起了研究者们的兴趣。

通常，研究者们会通过在有机物基体中加入介电常数大的陶瓷粒子来提高薄膜材料的相对介电常数，但此方法通常会急剧降低薄膜材料的击穿场强。基于上述原因，研究者们采取了许多其他措施来改善上述问题，比如通过多叠加多层的方法提高击穿场强，介入导电粒子、提高介电常数等。例如：公开号为CN105086287A的中国专利公开了一种电储能介质陶瓷/聚合物复合材料及其制备方法，以三层结构为设计基础，以聚合物为基体材料，将不同体积分数的纳米陶瓷介电填料分别加入到三层结构中构成陶瓷/聚合物复合材料，但并没有公开其储能效率如何；公开号为CN105542363A公开了一种双向同步拉伸PVDF基复合薄膜的制备方法，将PVDF与相容聚合物树脂干燥处理后，共混，再将共混料置于平板硫化机上热压成型后立即放入冰水混合物中进行淬灭，再干燥，得到双向同步拉伸片材，在空气中自然冷却后得到PVDF基复合薄膜，但是，该制备过程工艺繁琐，且储能密度提高并不明显。

因此，如何通过一种简单的制备方法制备得到一种同时具有较高击穿场强和相对介电常数的有机物薄膜材料，进而提高有机物薄膜材料的储能性能，现有技术中未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电储能聚合物基薄膜的制备方法，利用所述制备方法制备得到的电储能聚合物基薄膜在保证相对介电常数较好的同时，还具有较高的击穿场强，进而提高了电储能聚合物基薄膜材料的储能性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种电储能聚合物基薄膜的制备方法，包括以下步骤：

将聚合物与有机溶剂混合后，进行固化，得到初结晶的薄膜；

将所述初结晶的薄膜进行轧制，得到电储能聚合物基薄膜。

优选的，所述聚合物为PVDF、PP、PVDF-TrFE、PVDF-HFP或PVDF-TrFE-CFE。

优选的，所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺和/或二甲基亚砜。

优选的，所述聚合物和有机溶剂的质量比为1：(5～15)。

优选的，所述混合的温度为60～70℃，所述混合的时间为5～10h。

优选的，所述固化的温度为75～85℃，所述固化的时间为10～15h。

优选的，所述轧制的温度为75～85℃，所述轧制的压力为5～15MPa；

采用辊轧机进行所述轧制，所述辊轧机的运转速率为20～30r/min。

优选的，所述电储能聚合物基薄膜的厚度为8～15μm；

所述电储能聚合物基薄膜的厚度为所述初结晶的薄膜厚度比为1：(2.5～3.0)。