[发明专利]一种高储能密度介电复合多层薄膜及其制备方法

权利要求书

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聚醚酰亚胺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为5μm～8μm，所述中间层的厚度为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，所述中间层中填充的Ag包覆的纳米BaTiO₃颗粒的体积分数为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所述的制备方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述PEI溶解形成溶液A，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所述的制备方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述银氨溶液的制备按照下列步骤进行：

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所述的制备方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述有机溶剂为质量分数为4％～6％的葡萄糖溶液；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所述的制备方法，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所述的制备方法，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所述的制备方法，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。