可降解电容器及其制造方法技术领域
本发明涉及电子领域，具体地，涉及一种可降解电容器及其制造方法。
背景技术
现代生活中，随着电子设备的更新换代，相应地产生了大量的电子废弃
物，这样的电子废弃物作为污染源会严重危害生态环境。电容器是一种容纳
电荷的器件，在电子设备中被大量使用，可用于电路中的隔直通交、耦合、
旁路、滤波、调谐回路，能量转换和储能等方面。因此，急需提供一种可降
解的电容器及其制备方法，以缓解废弃电子产品对环境的污染，为未来实现
绿色电子学提供有效途径。
发明内容
本发明的目的是提供一种可降解电容器及其制造方法，以解决现有技术
中废弃电容器污染环境的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种可降解电容器，其中，该电容器包
括：第一电极层；可降解电介质层，设置在所述第一电极层上并与所述第一
电极层接触；以及第二电极层，设置在所述可降解电介质层上并与所述可降
解电介质层接触。
本发明还提供了一种可降解电容器制造方法，其中，该方法包括：制备
可降解电介质层；以及在所述可降解电介质层的下表面和上表面分别形成第
一电极层和第二电极层。
本发明还提供了一种可降解电容器制造方法，其中，该方法包括：制备
封装层；在两个所述封装层各自的一个表面上分别形成第一电极层和第二电
极层；以及在所述第一电极层和所述第二电极层之间形成可降解电介质层。
通过上述技术方案，将可降解电介质层设置在所述第一电极层上并与所
述第一电极层接触，将第二电极层设置在所述可降解电介质层上并与所述可
降解电介质层接触，从而构成上述的可降解电容器。由于本发明上述的可降
解电容器中采用了可降解的电介质层，所以在其失效后能够在自然环境中降
解而无需回收。由此，本发明中的可降解电容器不仅不会对环境造成污染，
同时还节约了处理成本。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与
下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在
附图中：
图1是根据本发明一种实施方式的可降解电容器的结构示意图；
图2是根据本发明另一种实施方式的可降解电容器的结构示意图；
图3是根据本发明一种实施方式的可降解电容器制造方法的流程图；以
及
图4是根据本发明另一种实施方式的可降解电容器制造方法的流程图；。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，
此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发
明。
图1是根据本发明一种实施方式的可降解电容器的结构示意图。
如图1所示，本发明一种实施方式提供的可降解电容器包括：第一电极
层10；可降解电介质层20，设置在所述第一电极层10上并与所述第一电极
层10接触；以及第二电极层30，设置在所述可降解电介质层20上并与所述
可降解电介质层20接触。
其中，可降解电介质层20在该电容器中起到储存电荷的作用，并将所
述第一电极层10和所述第二电极层30相隔开。
通过将可降解电介质层设置在所述第一电极层上并与所述第一电极层
接触，将第二电极层设置在所述可降解电介质层上并与所述可降解电介质层
接触，从而构成上述的可降解电容器。由于本发明上述的可降解电容器中采
用了可降解的电介质层，所以在其失效后能够在自然环境中降解而无需回
收。由此，本发明中的可降解电容器不仅不会对环境造成污染，同时还节约
了处理成本。
根据本发明一种实施方式，所述电容器由可降解封装材料封装。通过使
用可降解封装材料对电容器进行封装，从而形成围绕第一电极层10、可降解
电介质层20和第二电极层30的封装层40，以对电容器结构进行保护。
其中，可以通过压膜法和涂布法等来形成所述封装层40。所述封装层
40的厚度范围可以在10μm-1000μm之间。可降解封装材料选自以下中的一
者或多者：胶原、明胶、弹性蛋白、丝素蛋白、蛛丝蛋白、海藻酸钠、壳聚
糖、透明质酸、聚己内酯、聚酸酐、聚乳酸和医用可降解聚酯。
根据本发明一种实施方式，所述第一电极层10和/或所述第二电极层30
的材料为镁、基于镁的镁合金、铁基合金或钛合金。例如，铁基合金可以为
医用不锈钢等。其中，所述第一电极层10和所述第二电极层30可以采用相
同的材料或不同的材料。
根据本发明一种实施方式，所述第一电极层10、可降解电介质层20、
以及所述第二电极层30中的至少一者的厚度范围在10μm-1000μm之间。
根据本发明一种实施方式，所述可降解电介质层20为可降解高分子薄
膜。
其中，所述可降解高分子薄膜的材料选自以下中的一者或多者：胶原、
明胶、弹性蛋白、丝素蛋白、蛛丝蛋白、海藻酸钠、壳聚糖、透明质酸、聚
己内酯、聚酸酐、聚乳酸和医用可降解聚酯。
图2是根据本发明另一种实施方式的可降解电容器的结构示意图。
在图2中，封装层40、第一电极层10以及第二电极层30与图1中所示
的封装层40、第一电极层10以及第二电极层30相同，与图1中所示的可降
解电容器结构的不同之处在于，所述可降解电介质层20包括第一金属氧化
物层201、可降解固态电解质层202和第二金属氧化物层203，其中：
所述第一金属氧化物层201的下表面与所述第一电极10的上表面接触；
所述可降解固态电解质层202的下表面与所述第一金属氧化物层201上表面
接触，所述可降解固态电解质层202的上表面与所述第二金属氧化物层203
的下表面接触；所述第二金属氧化物层203的上表面与所述第二电极30的
下表面接触。
根据本发明一种实施方式，所述第一金属氧化物层201和/或所述第二
金属氧化物层203的材料为纳米氧化锌。
根据本发明一种实施方式，可降解固态电解质层202可以由可降解高分
子材料与酸、碱及金属盐的混合溶液制得。
其中，上述的可降解高分子材料可以选自以下中的一者或多者：聚乙烯
醇、正硅酸乙酯、聚乳酸、透明质酸、聚己内酯和聚酸酐。上述的酸可以为
硫酸、磷酸、甲酸、乙酸、硝酸或盐酸。上述的碱可以为氢氧化钠或氢氧化
钾。上述的盐可以为硫酸钠、硫酸钾、氯化钠、氯化钾、氯化锂、硝酸钠、
氯酸钾、磷酸氢二钠或磷酸二氢钠等。上述的溶液的溶剂可以为水。
图3是根据本发明一种实施方式的可降解电容器制造方法的流程图。
如图3所示，本发明一种实施方式提供的可降解电容器制造方法包括：
S300，制备可降解电介质层；以及
S302，在所述可降解电介质层的下表面和上表面分别形成第一电极层和
第二电极层。
其中，所述第一电极层和所述第二电极层可以通过溅射的方式形成在所
述可降解电介质层上。
通过制备可降解电介质层，并在所述可降解电介质层的下表面和上表面
分别形成第一电极层和第二电极层，从而可以形成可降解电容器。由于使用
本发明上述的制造方法制造可降解电容器的过程中采用了可降解的电介质
层，所以在电容器失效后能够在自然环境中降解而无需回收。由此，采用本
发明的制造方法制造的可降解电容器不仅不会对环境造成污染，同时还节约
了处理成本。
在该方法中，该方法还包括：
S304，在所述可降解电介质层、所述第一电极层和所述第二电极层构成
的层叠结构的四周涂覆可降解封装材料，以封装所述可降解电容器。
通过对电容器层叠结构进行封装，可以实现对电容器结构的保护。其中，
可降解封装材料选自以下中的一者或多者：胶原、明胶、弹性蛋白、丝素蛋
白、蛛丝蛋白、海藻酸钠、壳聚糖、透明质酸、聚己内酯、聚酸酐、聚乳酸
和医用可降解聚酯。
根据本发明一种实施方式，所述可降解电介质层可以为可降解高分子薄
膜。其中可降解高分子薄膜可以采用熔融拉伸、压延成型、溶解后涂覆等方
法制得，本发明不对此进行限定。
其中，所述可降解高分子薄膜的材料选自以下中的一者或多者：胶原、
明胶、弹性蛋白、丝素蛋白、蛛丝蛋白、海藻酸钠、壳聚糖、透明质酸、聚
己内酯、聚酸酐、聚乳酸和医用可降解聚酯。
可替换地，所述可降解电介质层可以包括第一金属氧化物层、可降解固
态电解质层和第二金属氧化物层，其中制备所述可降解电介质层包括：
制备所述可降解固态电解质层，其中可以利用涂覆法制得该可降解固态
电解质层(参见下文实例)；
在所述可降解固态电解质层的下表面和上表面涂覆金属氧化物材料，以
分别形成所述第一金属氧化物层和所述第二金属氧化物层。
可替换地，所述可降解电介质层可以包括第一金属氧化物层、可降解固
态电解质层和第二金属氧化物层，其中制备所述可降解电介质层包括：
制备所述可降解固态电解质层，其中可以利用涂覆法制得该可降解固态
电解质层(参见下文实例)；
在两个所述可降解固态电解质层各自的一个表面上涂覆金属氧化物材
料，以分别形成所述第一金属氧化物层和所述第二金属氧化物层；
将两个所述可降解固态电解质层各自的未涂覆金属氧化物材料的表面
相对粘贴，以使两个所述可降解固态电解质层形成一个整体。
在该可替换方式中，金属氧化物材料可以由高压水热法生长的金属氧化
物纳米结构在水中分散后得到，两个可降解固态电解质层的粘贴可以利用固
态电解质溶液来实现，但本发明不限于此。
可替换地，所述可降解电介质层可以包括第一金属氧化物层、可降解固
态电解质层和第二金属氧化物层，其中制备所述可降解电介质层包括：
利用水热法在两个基底上分别生长金属氧化物材料；
在所生长的金属氧化物材料上旋涂可降解固态电解质层；
将旋涂有可降解固态电解质层的金属氧化物材料从所述两个基底上分
离；
将两个所述可降解固态电解质层各自的未与金属氧化物材料接触的表
面相对粘贴，以使两个所述可降解固态电解质层形成一个整体。
在该可替换方式中，基底可以为硅基底，金属氧化物材料的生长可以通
过利用水热法实现，两个可降解固态电解质层的粘贴可以利用固态电解质溶
液来实现，但本发明不限于此。
图4是根据本发明另一种实施方式的可降解电容器制造方法的流程图。
如图4所示，本发明另一种实施方式提供的可降解电容器制造方法包括：
S400，制备封装层；
S402，在两个所述封装层各自的一个表面上分别形成第一电极层和第二
电极层；以及
S404，在所述第一电极层和所述第二电极层之间形成可降解电介质层。
其中，所述第一电极层和所述第二电极层可以通过溅射的方式形成在封
装层上。
通过在两个封装层各自的一个表面上分别形成第一电极层和第二电极
层，并在所述第一电极层和所述第二电极层之间形成可降解电介质层，从而
可以形成可降解电容器。由于使用本发明上述的制造方法制造可降解电容器
的过程中采用了可降解的电介质层，所以在电容器失效后能够在自然环境中
降解而无需回收。由此，采用本发明的制造方法制造的可降解电容器不仅不
会对环境造成污染，同时还节约了处理成本。
其中，所述可降解电介质层包括第一金属氧化物层、可降解固态电解质
层和第二金属氧化物层。
在该方法中，步骤S404包括：
S4040，在所述第一电极层和所述第二电极层各自的表面涂覆金属氧化
物材料，以分别形成所述第一金属氧化物层和所述第二金属氧化物层；
S4042，在所述第一金属氧化物层和所述第二金属氧化物层各自的表面
分别涂覆可降解固态电解质层；
S4044，将分别形成在所述第一金属氧化物层和所述第二金属氧化物层
上的可降解固态电解质层相对粘贴，以使两个所述可降解固态电解质层形成
一个整体。
与上述实施方式类似地，金属氧化物材料可以由高压水热法生长的金属
氧化物纳米结构在水中分散后得到，可降解固态电解质层之间的粘贴可以利
用固态电解质溶液来实现。
虽然本发明上述对所述可降解电介质层的结构和制备进行了描述，但上
述内容仅仅是示例性的，并非用于限定本发明。并且，在本发明中，对于材
料的描述仅仅是示例性的，并非用于限定本发明。
此外，对于可降解电容器的降解时间，可以通过控制所涂覆的可降解封
装材料的厚度，或通过对不同封装材料的选择，或改变材料的配比来控制。
下面结合实例描述本发明的可降解电容器制造方法。
实例1
在本实例中，采用可降解高分子薄膜作为可降解电介质层来制造可降解
电容器。
称取1g聚乳酸颗粒溶解于10ml氯仿中，室温条件下充分搅拌溶解。将
上述溶液旋涂于玻璃基板上，得到聚乳酸薄膜(即，形成可降解电介质层)。
将上述薄膜放于烘箱中50℃加热烘干24小时。在上述薄膜两个表面分别溅
射金属镁(即，形成第一电极层和第二电极层)，并用镁带将电极导出后，
在上述材料表面均匀涂抹聚乳酸(0.1g/mL)溶液(即，形成封装层)，烘干
后即得所述可降解电容器。
实例2
在本实例中，可降解电介质层包括第一金属氧化物层、可降解固态电解
质层和第二金属氧化物层。
称取1g聚乙烯醇颗粒溶解于10ml10wt％的硫酸溶液中，室温条件下充
分搅拌溶解。将上述溶液涂覆于特氟龙基板上，充分干燥后揭下，得到聚乙
烯醇薄膜(即，形成可降解固态电解质层)。在所述聚乙烯醇薄膜两个表面
分别依次溅射氧化锌和金属镁(即，形成第一金属氧化物层和第二金属氧化
物层以及第一电极层和第二电极层)。用镁带将电极导出后，在上述材料表
面均匀涂抹聚乙烯醇(0.1g/mL)溶液(即，形成封装层)，烘干后即得所述
可降解电容器。
实例3
在本实例中，可降解电介质层包括第一金属氧化物层、可降解固态电解
质层和第二金属氧化物层。
利用高压水热法制备氧化锌纳米线(即，形成将要涂覆的金属氧化物材
料)。称取2g聚乙烯醇颗粒溶解于10ml0.1M氯化钾溶液中，室温条件下充
分搅拌溶解。将上述溶液涂覆于特氟龙基板上，烘干得到聚乙烯醇薄膜(即，
形成封装层)。在聚乙烯醇薄膜表面溅射316医用不锈钢(即，形成电极层)，
用镁带将电极导出。将所得氧化锌纳米线用水分散(即，形成将要涂覆的金
属氧化物材料)后(0.1g/mL)涂覆于所述电极层表面。充分干燥后将聚乙
烯醇与氯化钾混合溶液涂覆于氧化锌纳米线表面(即，涂覆可降解固态电解
质层)。然后将相同两片涂覆有上述材料的聚乙烯醇薄膜各自的涂覆可降解
固态电解质层的一面相对放置，利用聚乙烯醇与氯化钾混合溶液将其粘合
后，60摄氏度中加热24小时，使其完全干燥，即得所述可降解电容器。
实例4
在本实例中，可降解电介质层包括第一金属氧化物层、可降解固态电解
质层和第二金属氧化物层。
在硅基底上利用水热法生长氧化锌纳米线(即，形成第一金属氧化物层
和第二金属氧化物层)。称取2g聚乙烯醇颗粒溶解于10ml0.1M氯化钠水溶
液中，60℃条件下充分搅拌使其溶解。将上述混合溶液混匀涂覆于水热法生
长的氧化锌纳米线表面(即，涂覆可降解固态电解质层)后，60摄氏度放置
24小时，使水分充分挥发。将上述结构从硅基底上揭离。将相同两片聚乙烯
醇层各自的未形成金属氧化物层的表面相对放置，利用聚乙烯醇与氯化钠混
合溶液将其粘合后，60摄氏度中加热24小时，使其完全干燥。在上述材料
两个表面溅射镁(即，形成第一电极层和第二电极层)。用镁带将电极导出
后，在上述材料表面均匀涂抹聚乳酸(0.1g/mL)溶液(即，形成封装层)，
烘干后即得所述可降解电容器。
本领域技术人员应当理解，上述实例仅仅是示例性的，并非用于限定本
发明。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限
于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明
的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特
征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必
要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其
不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。