有機和有機金屬高介電常數材料在改進的能量存儲裝置中的應用及相關方法

2023-09-23 00:44:05 7

專利名稱：有機和有機金屬高介電常數材料在改進的能量存儲裝置中的應用及相關方法
技術領域：
本發明涉及超高充電能力的電介質材料、相關製備方法及其應用。與現有技術的材料相比，本發明所述的電介質材料在一定厚度下的每單位質量或表面積具有超高能量儲存。
背景技術：
電能已被用於向汽車提供能量。電推進的優點是它的清潔性、小排放、高效率、低噪音和可靠性。在汽車發展的早些年，電推進是內燃機的最大競爭者。相對於電動汽車，內燃機具有一個絕對優點，因為其具有由液體燃料尤其是石油餾分和汽油而提供的更大的車載儲能。早起電動汽車只能短期行駛，通常少於40英裡，接下來就是一個漫長的充電周期。相比較而言，化石燃料為動力的車輛可以行駛數百英裡，並且只需要一個快速加油以行駛另一個幾百公裡。電力驅動的汽車的顯著缺點，已經作為動力源的電動汽車用電池的能量密度低。早期的電池，通常會導 致酸的類型，這是非常重的，並添加到該車輛的重量中。多年來，在電池技術方面做了改進，以減少重量帶來的影響，但進展還不足以從根本上改變電動汽車與汽油驅動汽車的相對比例。近年來，鋰離子電池已被引入，它減輕了重量，增加電動汽車的驅動距離，但它們非常昂貴，因此，它們的最有前途的應用是在混合動力汽車，其中較小的電池是足夠。小電池汽車的主要能量來源仍是汽油發動機。電容器儲存電能。一種電容器，通常包括一對電極，電極的每一側上配置有電介質材料，以增加能量存儲。由所述電容器存儲的能量數值與介電常數成正比。因此，介電常數越高，能量存儲越大。因此，目前正在努力進行開發電介質材料具有較高的介電常數，使電容器和相關的設備可用於能量存儲設備以用於電源和包括如汽車的機械裝置。

發明內容
本發明內容用於介紹概念簡化形式，下面通過說明性實施例的詳細描述進一步描述。本發明內容並不是對所要求主題的關鍵特徵或基本特徵的限定，也不是對要求保護的主題的範圍進行限制。已經做了相當多的工作在銅酞菁膜上，它是通過濺射或蒸發的方法製備的薄膜。關於使用的薄膜有幾個問題，其中一個是由於薄膜的薄度導致較低的絕緣擊穿電壓和製備複合薄膜的局限性。
本發明公開的一個或多個實驗和研究已研究出酞菁的厚膜結構，並成功開發厚膜方法使其作為電容具有存儲電荷的能力，因此超高充電電容具有電容和電池的相關屬性。本發明公開了使用銅酞菁微粒嵌入有機載體，以形成一個超高介電常數k、具有超高電容的電容器和長時間保持電荷的能力。本文所公開的一個或多個電容器可通過將銅酞菁微粒分散在溶劑中並在塗覆載體中混合該分散液中以形成綠色的酞菁銅電介質。所述綠色的酞菁銅介質應用於電容的傳導電極中，以形成厚的膜的導電性電極。厚膜銅酞菁綠色介電層，在60 80°C乾燥，在150 200°C任選範圍內燒結，以形成連續的層。如果必要的話，重複所述製備步驟。在所述步驟中的酞菁介電結構的底部施加頂電極。此方法可以應用於大的厚度的電介質層以提高電荷存儲能力和增加電介質的電阻的優點，，而傳統的方法製備銅酞菁的介電質的應用是有限的，當使用非常薄的電介質層，禁止大規模極化和電荷存儲。填料可以被添加到所述的新的電介質半成品粘膠中以增加電阻。附圖簡要說明前面的概述，以及下面的詳細描述的優選實施例中，當連同所附的附圖閱讀時，可以更好地理解。對於說明的目的，示出在附圖中的示例性實施例中，然而，本發明公開的並不限於公開的具體方法和手段。在附圖中:

圖1是根據本發明的至少一個實施例的有機載體中的溶劑和樹脂的在機械攪拌下加熱以促進混合均勻性的示意圖；圖2是根據本發明的 至少一個實施例的附圖，其中的固體電介質微粒與溶劑和有機載體混合形成新穎的電介質材料粘膠；圖3是根據本發明的至少一個實施例的附圖，其中粘膠被研磨粉碎以改善分散體形成的新穎的電介質材料的可塗覆粘膠；圖4是根據本發明的至少一個實施例的表示控制的熱剖面與半成品電介體粘膠層形成的厚膜關係圖表；圖5A示出了根據本發明的至少一個實施例中的第一電極圖；圖5B是施加到圖5a第一電極的具有超高介電常數新的電介質製成的膜示意圖；圖5C是塗覆到圖5a第一電極和圖5b膜的第二電極示意圖；；圖6表示根據本發明的至少一個實施例的具有在連續相材料的乾燥厚膜左右的第一和第二電極的電容器剖視圖；圖7表示根據本發明的至少一個實施例的具有位於每個對置電極之間的電介質膜和電極的界面材料的電容器剖視圖；圖8表示根據本發明的至少一個實施例的具有位於相對電極之間的、充分結晶的連續相的新穎電介質厚材料的電容器剖視圖；圖9表示根據本發明的至少一個實施例的具有位於相對電極之間的偶極子無實質取向的新穎的電介質材料的電容器剖視圖；圖10表不根據本發明的至少一個實施例的具有位於相對電極之間的含有介電填料的新穎的電介質材料的電容器剖視圖11表示根據本發明的至少一個實施例的具有位於相對電極之間的充分嵌入電容器的中心和內部電介質的內層結構的電容器剖視圖；圖12表示根據本發明的至少一個實施例的酞菁的化學結構；圖13表示形成新的電介質構造的銅酞菁微粒的化學結構；圖14表示芘的化學結構；圖15表不突光素的化學結構；圖16表示蒽酮的化學結構；圖17表示根據本發明的至少一個實施例的有機金屬化合物的化學結構；圖18是直流電條件下的平行板電容器充電的圖解表示；圖19A是交流電條件下的平行板電容器充電的圖解表示；圖19B是圖19a的平行平板電容器反向場排列的圖解表示；圖20是根據本發明的至少一個實施例的佔據相對電極之間的體積的電介質材料和在材料內部偶極子形成的圖解表不;圖21是根據本發明的至少一個實施例的介電常數和損失因子與頻率的圖表；圖22A是根據本發 明的至少一個實施例的具有介電沉積在其上面的塗覆有含有炭黑的由導電墨製成的中間層的第一電極和其上沉積有電介質的第二電極的電容器示意圖；圖22B是根據本發明的至少一個實施例的具有介電沉積在其上面的塗覆有包括碳的由導電墨製成的中間層的第一電極和其上沉積有電介質的第二電極的電容器示意圖；圖23是根據本發明的至少一個實施例的含有通過墊圈在兩個相對電極間封裝的新型電介質材料的示意圖；圖24是根據本發明的至少一個實施例的其內多個第一電極被耦合到一個更大的第二電極的電容器示意圖；圖25A是具有帶不同化學成分的各電介質層的相對的第一和第二電極；圖25B是根據本發明的至少一個實施例的示出的將圖25A的電介質層通過所述的新型介電結構的化學變化而配對形成的具有增加的電阻、電容和半衰期的電容器示意圖；圖26是根據本發明的至少一個實施例的示出具有由不同組合物和通過加壓裝置容納的壓縮裝置的兩個電介質層的電容裝置示意圖，；圖27A是根據本發明的至少一個實施例的為呈二極體態的電容器示意圖，其中鋁電極塗覆有含有炭黑的水性油墨；圖27B是根據本發明的至少一個實施例的呈高電容的具有兩個塗覆有含有炭黑的水性油墨的柯伐(KOVAR)電極的電容器示意圖；圖27C是根據本發明的至少一個實施例的呈高電容的具有兩個塗覆有含有炭黑的水性油墨的柯伐電極和含有炭黑的乾燥水性油墨的內層的電容器示意圖；圖28是根據本發明的至少一個實施例的具有多孔電極的電容器示意圖；圖29示出了具有埋植在兩個新型電介質材料的厚膜層之間的內介電層的電容器示意圖；圖30是根據本發明的至少一個實施例的高極性的樹脂(其中，該樹脂可以使用碳摻雜)內層的另一電容器的示意圖；圖31是施加有一電壓範圍的電介質材料的電阻和洩漏電流的實驗結果圖表；圖32電荷衰減方面的幾個化學測試的實驗結果圖表，其說明化學成分對電介質電阻的影響；圖33是根據本發明的至少一個實施例的具有無偏壓金屬內層並位於兩層之間的兩個外側電極之間所設置的新的電介質的電容器示意圖；圖34是圖33的電容器的俯視圖；圖35是用於電容的充電和放電的典型系統的電路示意圖；圖36是一個具有橋接層(內層)、另一個不具有橋接層的兩個電容器的電壓隨時間裳減的實驗結果圖表；圖37是在電介質層中具有不同濃度的BaTi03添加劑的電容器的電壓隨時間衰減的實驗結果圖表；圖38是電容器的電壓隨時間衰減的實驗結果圖表，電容器一種情況下是在熱條件下充電，另一種情況是在室溫下飽和電流從243下降到45微安培的無偏壓使充電更多；圖39是充電至飽和電流的電容器的電壓隨時間衰減的實驗結果圖表，圖中所示電荷存儲能力得到證明；此外，隨著時間的推移，電壓衰減的速率變慢；圖40表示具有柯伐電極和鋁電極的電容器的電壓隨時間衰減的實驗結果圖表，所述柯伐電極用於構造電容器更好；

圖41表不具有金屬內層和有機內層的電容器的電壓隨時間衰減的實驗結果圖表;圖42表示使用兩個不同的電壓偏置的電容器的電壓隨時間衰減的實驗結果圖表;圖43表示電壓快速地由高值降為低值的電容器的電壓隨時間衰減的實驗結果圖表，其中進一步衰變減慢，這顯示出非線性的介電性能及其與增加的電阻趨勢聯合使低電壓下的衰減減慢；圖44A是根據本發明的至少一個實施例的在外部電極之間具有惰性金屬內層的電容器示意圖；圖44B是根據本發明的至少一個實施例的在外部電極之間具有活性金屬內層(內部電極)的電容器示意圖；圖45是圖44A和圖44B的電容器的電壓隨時間衰減的實驗結果圖表，其中惰性金屬內層呈現更好結果；圖46A是根據本發明的至少一個實施例的具有結合在相同電容器中金屬內層和有機內層的電容器示意圖；圖46B是圖46A的電容器的俯視圖；圖47是根據本發明的至少一個實施例的在外部電極之間具有五層惰性金屬內層的電容器示意圖；圖48是圖47電容器的電壓隨時間衰減的實驗結果圖表，其中顯示電壓趨向IOV ；圖49是根據本發明的至少一個實施例的通過從LOM-Ohm至20K_0hm歐姆的各種電阻性負載放電的電容器的電壓隨時間衰減的實驗結果圖表；
圖50是根據本發明的至少一個實施例的電容器與220微法拉的市售電解電容器對照，電壓隨時間衰減的實驗結果圖表，每個電容器通過相同的電阻負載；圖51是圖50的電容器的電壓隨時間衰減的實驗結果圖表，每個電容器通過的電阻負載不同於圖50 ；圖52是圖47電容和電解電容的電壓隨時間衰減的實驗結果圖表，每個電容通過第一和第二電阻負載；圖53是每單位時間的不同電阻負載值下的圖47的電容器通過一電阻負載下的電流與每單位時間的220微法拉的電解電容器通過一電阻負載的電流的實驗結果圖表；圖54是圖47的電容器在不同電阻負載的電壓隨時間衰減的實驗結果圖表；圖55是圖54的電容器充電圖表；圖56是根據本發明的至少一個實施例的具有兩個外部電極和五層金屬內層的電容器和IOOOmF電容器的充電電流對比圖；圖57是IOOOmF電容器的累積電荷輸出或單位為毫安秒的電流集成圖表；圖58是根據本發明的至少一個實施例的具有兩個外部電極和五層金屬內層的新型電容器的累積電荷輸出或單位為毫安秒的電流集成圖表；圖59是根據本發明的至少一個實施例的具有兩個外部電極和五層金屬內層的電容器和IOOOmF電容器的單位為毫安秒的電荷輸出對比圖；圖60是根據本發明的至少一個實施例表不具有兩個外部電極和五層金屬內層的新型電容器充電圖；圖61是根據本發明的至少一個實施例的具有五層金屬內層的電容器的電壓衰減量和圖50電容器在電壓100V，50V, IIV和5V的充電圖；圖62是根據本發明的至少一個實施例的具有兩個外部電極和五層金屬內層的電容器的充電圖，電容器中的中間電極被用作正極，兩個外部電極被用作負極；圖63是根據圖60和62的不同充電布置及基於100V偏壓的具有兩個外部電極及五層金屬內層新型的電容器的電流集成或總的電荷輸出圖；圖64是根據本發明說明的一個或實施例的與光伏陣列使用的一個或多個電容器圖。詳細說明此處公開的發明被描述為具有專一性是為了滿足法定要求。儘管如此，該描述本身並不旨在限制本專利的範圍。更確切說，本發明人考慮過所要求保護的發明也可以用其他的方式來體現，包含與本專利描述的相似的不同步驟或者元素，與其它現有技術或者將來技術結合。除此之外，儘管術語「步驟」在本文中以隱含採用方法的不同的方面，但是該術語不能被解釋為在本發明公開的各種步驟中或者之間採用任何特定的順序，除非且除了當準確的描述了各個步驟的順序之外。根據至少一個實施例中，一個或多個電容器在或者低於IHz下操作，或者可能在甚至低於0.00001Hz下操作，且由內分層特殊材料製備使在分子水平上具有極其高的電荷存儲。該內分層結構被穩定化使一個帶有超高介電常數的宏觀的超高電荷存儲成為可能，該超高介電常數超過2000達到100，000範圍內且在特殊情況下(之後進一步指明)在35，000, 000範圍內 或者更高。
超高能量存儲的實現,例如，使遠範圍電池應用從個人數字助理和電腦到汽車成為可能。當與電極的應用一起被用於一種低頻設置場合，允許用於一個或多個電容器裝置製造的一種或多種UHCC電介質材料可以用於電池應用中。這種裝置可以在低於IOHz下操作使用。在至少一個實施例中，一種電容器裝置在一個靜態條件下OHz或者低於0.1Hz或者0.00001Hz操作使用，且被構造是通過先製備一種未經過加工的電介質材料的糊狀物然後將其塗敷在至少厚的膜上且優選為帶有一種內分層的多層厚膜上以橋接所述電介質的兩個半部且通過所形成的多層介電結構的每一側來配合電極，同時確保在所述電介質和所述電極每一側界面處保持良好的電接觸以實現高的電荷流動，所述電荷的電荷建立和存儲在超級電容器水平。在一或多個實施例中，不止一層UHCC電介質材料被使用。一種高介電常數(或者高K值)和每單位質量優異電荷儲存的獲得通過一組具有離域電子且在震蕩電場下具有特有的較長弛豫時間的有機的和/或有機金屬單體材料的使用成為可能。新型分層導致高K值和最小漏電流的獲得，該新型分層由形成和穩定一厚膜組成，該厚膜由所述一組有機的和有機金屬單體的材料組成的連續相。所述材料組可以包括有機和有機金屬單體的半導體。所述薄膜可以由所述有機組單獨組成或者和所述有機金屬單體化合物組結合組成。相反地，所述薄膜可以由有機金屬單體材料組單獨組成或者和所述有機材料組結合組成。所述有機物和/或有機金屬單體材料可以選自一組包括酞菁，多環式芳香族烴基，芘苯並喹啉衍生物，螢光素，羰基，不飽和酮，蒽酮，螢光素鈉，若丹明化合物，和/或相關有機金屬單體化合物如銅酞菁，鋅酞菁，鎳酞菁，鎂酞菁以及其他與所述酞菁相聯繫的金
屬。 一種厚膜可以由本文所描述的有機材料組成，由本文所描述的有機金屬單體材料組成，或者它們的組合。有機物，有機金屬單體物，以及任何它們的組合在這這些描述中可以互換使用。在至少一種實施例中，一種厚膜不含有稀釋劑或者添加劑，如其他高K電介質，或者半導體。添加劑可以用作稀釋一純膜以減少膜在存儲電荷方面的效力但是也有利於增加電阻。添加劑可以即使有機又是無機性質的。添加劑可以有以顆粒尺寸，例如，50納米或更高。製造所述新型厚膜電介質可以以各種方式實現，其中一種包括先通過混合樹脂和溶劑以形成有機載體然後加入含有有機金屬單體材料的溶劑體系的混合物，例如，所述有機金屬單體材料如銅酞菁，然後通過熱處理以確保所述混合物的均勻性。所述半成品粘膠可以通過進一步的研磨和輥磨改進然後塗敷以在電極上形成厚膜。所述厚膜接著乾燥以去除溶劑然後可選擇的加熱到稍微升高的溫度以促進所述各種微粒之間縮頸的形成以觸發燒結的開始和形成具有壓實金屬酞菁離子的連續相或者基本連續相的厚膜。所需的熱能可能估計對應於所述有機和/或有機金屬單體材料的熔點的至少十分之一，並可以對應於所述有機和/或有機金屬單體材料的熔點的一半。所述載體材料是通過在加熱下混合介電樹脂和溶劑以形成粘膠所形成。稀釋膜的形成可以通過各種方式，其中一種可以包括電介質材料和新型有機物，或所述新型有機金屬單體物的混合或一種由所述新型有機物和所述新型有機金屬單體材料按有利的比例或濃度組成的混合物，然後通過熱處理以加強所述混合，然後塗敷於電極上，接著加熱並通過燒結的開始使所述厚膜中的顆粒的緻密化以形成具有基本連續相的膜，該基本連續相中分散的添加劑介電添加劑存在於離散相或者不連續相中。用於乾燥所需的熱能估計是在60°C到80°C之間，且所述緻密化溫度在150°C範圍內其通常至少是有機和/或有機金屬單體熔點的十分之一，在一個或多個實施例中，為所述有機和/或有機金屬單體熔點的一半。在某些情況下，所述有機和/或有機金屬單體材料是半導體。電介質材料添加劑可以，但不限於是，氧化鋁，二氧化矽，矽鋁酸鹽，鹼金屬矽鋁酸鹽，鹼性矽鋁酸鹽，沸石或有機的，如雙馬來醯亞胺-三嗪，氰酸酯，環氧樹脂，聚矽氧烷，聚苯乙烯，乙基纖維素，硝化纖維素，娃，硫化鋅，砷化鎵，BaTiO3或它們的組合。膜的淨電荷存儲可以通過改變用於混合物中所述原料的化學成分被優化，也可以通過改變製造過程中的工藝參數被優化。例如，材料製備中的優化技術可以包括，但是不限於此，改變用於形成膜中的有機材料與有機金屬單體材料的比例或濃度，或者在將所述介電厚膜塗敷於所述電容器的所述電極之前改變添加劑電介質材料相對於用於所述新型介電粘膠中新型有機材料的濃度。另外一種方法通過選擇具有特殊介電常數的材料來改變電介質材料的介電常數，該特殊介電常數低於或者高於過去使用的介電常數。然後另一種技術包括摻雜化學物質的特殊有機金屬單體材料，該摻雜化合物具有能傳遞金屬摻雜劑與所述金屬材料交互且導致能觀察到的在電荷存儲能力內的總體稀釋。這種金屬摻雜方法可能導致電荷存儲介電層效率減少但是同時可以最大限度的減少電荷存儲。例如，優化技術在操作種類可以包括，但不限於此，控制沉積層的厚度，這可能是以近乎純膜或者稀釋膜，或者為加熱所述材控制熱處理步驟。所述加熱和冷卻型材可以導致在有機的，有機金屬單體的，或者混合有機與有機金屬單體材料中的基本連續相裡結晶相的形成。其它優化方法包括 施加高強度電場用於使所述有機金屬單體材料的分子在特殊取向上排列。本文中公開的一個或多個電容器的穩定化由所述超高電荷存儲電介質材料(UHCC-電介質材料)製成，通過多層或者不同層的使用來完成。從最大電荷存儲層(即純膜)到最低電荷存儲層(稀釋劑或電介質的添加劑，或者半導體添加劑或者金屬摻雜劑)每一層被調諧至具有或多或少的電荷存儲能力。用於構建超級電容器的所述新型介電質的進一步穩定是在電極區域中由具有所述電極和所述多層電介質之間的界面層完成。所述界面層被配置以與二極體表現出相同從而允許電流通道基本在一個方向。所述界面材料通過為特殊有機金屬單體材料選擇合適的金屬摻雜來推動。例如，當所述特殊有機金屬單體材料為銅酞菁時優選銀為金屬摻雜劑。然而，在電極區域另一種用於穩定化的方法是基於薄膜的使用，該薄膜具有用於最大化所述電介質和所述電極之間電耦合的合適的電性能。這種薄膜界面能通過採用一種含有適當的碳，活性炭或者石墨烯的液體並隨後蒸發所述液體以至在所電極界面上留下所述殘餘摻雜劑。所述電荷載流子濃度和孔徑大小在所述界面被裁定以避免電流的洩露且在所述電極水平上使表面積最大化。所述液體界面可以有不同程度的極性和重金屬離子濃度。
一個或多個電介質，電容器，和本文公開的相關方法利用的是所述特殊有機和有機金屬單體材料的基本連續相而不是分散或者離散相。這個對本領域技術人員來說可能是直覺的。例如，美國專利公開號為N0.2006/0256503A1由Kato等人公開的關於有機金屬單體材料在分散形態中的使用和用於高頻的具有有限的高存儲能力的使用(低於150°C )。本發明使用基於液體的化學物質的方案以促進所述銅酞菁和鋅酞菁離子的緻密化且新型電容器的整體表現取決於和所取得的在所述顆粒之間的所述緻密化有關膜的厚度和質量。此外，分散相的使用，其是傳統被使用的，是通過使用高電荷存儲材料作為填充劑獲得的。特別注意以避免分散相短路。此外，需要特備註意以避免在所述分散相之間發生擊穿。另外，高電荷存儲材料作為填充劑在高頻範圍的使用固有的限制了所述合成材料的儲存能力。本發明與一些傳統實踐相比是截然相反的。通過使用層狀材料和使用在分子水平上具有離域電子且具有較長介電弛豫時間的特殊有機和有機金屬單體材料，電荷可以在整個材料沒有擊穿且沒有短路下被存儲到一個很高的程度。如本文公開的一個或多個UHCC-電介質材料被穩定化以使超級電容器具有一個宏觀超高電荷存儲其具有介電常數遠遠超過2，000達到100，000的範圍內且在一個或多個試驗中，(後面進一步穩定)在35，000，000範圍內且更高。在一個或多個實驗中獲得的超高能量存儲能力與公開的主題物質使遠範圍應用成為可能，從個人數字助理，電腦，可再生能源，能源運輸，汽車的電動車和混合動力車，以及其他應用。本文所描述的一個或多個電容器以及電介質材料是從工業角度出發有關並可以用於各種電池相關使用場合。銅酞菁在油墨和塗料中的藍/綠色彩色顏料中最有名也是表現最好的。它不褪色顏色牢固，使它得到廣泛的應用。自從它被杜邦 作為顏料發展以來已經被使用大約80年。銅酞菁的另一個特性是其非常高的介電常數，使它比在電子應用中的最高K值的陶磁高几個數量級，儘管如此，因為其在具有高的介電常數時有極低的頻率。最近，儘管如此，關於銅酞菁可能被用於超級電容器的應用使超級電容器用於電池替換物的推測提出了可能性。在頻率由大約IOHz至更低時，介電常數和電容會顯著增加，使使用銅酞菁的超級電容器比當前可用的最好的電池有更大的能量存儲能力。基於簡單估算的計算表面在銅酞菁電容器中能量存儲能力是相同體積和重量的郵箱的一到兩個數量級，考慮到可能在數千裡公裡的範圍之間的費用。在用於存儲和運輸能力這些電容器通常同樣比化石燃料具有其可能不曾有的更有效的裝置的潛能，提供革命化能量傳輸和存儲方式的潛能。例如，一單一貨運列車運輸的能力能量相當於數百萬桶原油，多達數個油輪負載的原油。這項技術同樣使核能為這些設備供電以及為汽車在沒有將燃料化學轉化成如氫的需要下以直接使用的方式運輸能量成為現實。在電容器中使用酞菁美國公布的申請號為US2006/0256503申請人為Iki等人的專利討論了多種材料新穎的使用包括銅酞 菁。由Iki等人提供該申請從所一個或多個裝置，方以其它實施例與本文所描述的需求的性能不同。InIki等人所述頻率範圍和所述介電常數是在150範圍內。所述介電常數遠低於預期的用途。在本參考專利中描述的一個特別技術方面強調一個阻礙從銅酞菁發展所述高介電常數的主要問題且這個問題是，材料的半導體性能。Iki等人選擇在一個細碎的狀態下使用所述材料，稀釋該材料，這樣在電容器板之間不會有導電通路。本文所描述的一個或多個電容器和設備克服了材料的半導體性能且以建設性的方式利用銅酞菁以促進幾十到幾十萬更高的K值的建立，通過摻雜所述電極/電容器界面中一個以在該點形成二極體結。使用這種方法可以減少洩露。而且該裝置相對於所述介電層的厚度變得較不敏感。然後另一種方法是使用銅酞菁的厚膜以增加電阻。該方法與內層穩定和擊穿電壓最小化一起被使用。基於對理論和文獻評論的理解，所述銅酞菁具有由分子相互疊放平整的晶體構造。這可能表明在單個分子的中心的銅原子和鄰近的酞菁分子之間的交互作用是在本文所描述的一個或多個設備中觀察到的及其高的介電常數的緣由。所述酞菁分子具有一個有16個離域電子的系統。由於離域電子的系統服從6+4n的規則，其中所述數字代表電子且η為一個整數，系統包括6個電子(苯)，10個電子，(奈)，14(多環芳族分子)，和增加的4個電子，這樣會產生穩定的配置。酞菁通過去質子去掉環中兩個氮可能被轉換成一個陰離子，實現18個電子的穩定結構。該分子的中心適合於含有二價陽離子例如銅。從而達到一個非常穩定的有機陰離子結構。由於CuPc (銅酞菁)分子疊放平整，將銅離子放置在單個分子中足夠靠近以影響它們的近鄰的位置，通過氮的負Pc (酞菁)環的一個「隧道」與陽離子運動相關的傳導性是可以被期待的，且會發生。所述陽離子在電場中顯然是很容易移動的以致同時使大量相鄰的分子極化。除了所述極化分子產生的極大的介電充電容量，使銅離子產生足夠的移動使一些銅陽離子通過短的從Pc離子電荷的「隧道」從分子到分子的轉移將會發生。這將引起我們在我們的組合物中看到的低絕緣電阻現象，除了在我們電容器中非常大的充電能力外。不同尺寸的微晶以 及在Pc離子中心的不同金屬的混合物阻礙陽離子在本文中描述的一個或多個電介質材料以及組合物的微晶之間的運動。在我們的膜中純CuPc具有低至厚度每平方釐米的8千歐每毫米的電阻率。通過混合不同MPc的微晶(M = Cu和Zn)，且在所述組合物中加入BaTi03。所述電阻每平方釐米可以增加至大約I兆歐。幾個數量級的電阻的進一步增加可以通過厚(高達數百個密爾)介電膜實現。超級電容器化學電池的替換物被稱作超級電容器，其不通過化學反應產生電流，而是簡單的存儲相反電荷板之間簡單吸引產生的電荷。在電容器板上存儲的電荷總量通過在所述板之間插入一層具有高介電常數的材料得到加強。這些材料可以製造電荷存儲總量大於當電容器板之間的空間為空氣或真空時的數千萬倍。對於和鋰離子電子競爭的超級電容器是需要的。電介質材料材料的介電行為取決於其短程傳導率。材料電荷載體的短程運動導致電能存儲。電容，電介質材料的C (以F或C/V表示)被定義為所存儲的電荷，Q (用庫倫-(C)表示)，與施加到其上的電壓V (用伏特表示)的比:C = Q/V填充有電介質材料的電容器的電容，C，與真空電容，Co，的比，在同樣幾何形狀(球形，圓柱形，平板板)被定義為所述材料的介電常數:k = C/C0對於面積為A(以平方米表示)的平板電容器和相隔距離，d，(以米表示)，C和Ctl被發現C0 = ε 0A/dC = ε 0A/d其中ε。是是自由空間的介電常數(8.854X10_12C2/m2或F/m)和ε是電介質材料的介電常數(F/m)。材料的相對介電常數因此是材料的介電常數ε與自由空間的介電常數ε ^的比:k* = ε / ε 0相對介電常數(也被稱作相對介電常數)，其在低場強下獨立於所施加的電場。對於較強的電場，所述介電常數可能依賴於所述電場的強度且飽和度影響是可測的。材料的介電常數和頻率有關且可以低至3.78，對於材料如SiO2,在非常高，大約1100GHz,以及材料如BaTi03。因為電介質材料的相對介電常數大於1，因此電容器存儲電荷的能力增加了。對於這種電容增加的原因是在材料內被分子水平上發生的極化效應引起的。材料內部的帶電粒子從他們的平衡位置發生位移且在一個外部施加的電場下創建偶極子。這種創建的偶極子趨向於電場方向且困住所述電容器的板上的電荷。因此，所述施加電場的部分被中和了。事實上，如果穿過介電場電容器的電壓被理解為真空電容器的函數，則得到以下表達式:V = (Q/k) /CO 保持相同表面電荷所需要的電壓僅僅是穿過所述真空電容器的一小部分。綁定的電荷被電介質的極化所中和。未被偶極子所中和的電荷被稱作自由電荷且等於Q/k。所述自由電荷建立一個朝向外側的電場和電壓。有助於存儲電荷的電介質材料的主要極化機制有四種，所有機制都涉及短程電荷運動。根據不同的工作頻率，幾種極化機制中的一個或組合可能在起作用。雙層電荷電容器，巨級電容器，和超級電容器簡單氣隙電容器由兩平行或同心的電極組成，其由電子導電材料製作，連接到一個外部電路上。所述電子導電材料可以是任何良好的電子導電材料，總所周知現有技術中那些被實踐應用的，如銅，銀和金。兩個帶有相反電荷(一個板上為電子且另一個板上為電缺陷)的相反板。這些電荷互相平衡且如果板之間的空間被空氣填充(比如氣隙電容器)能量可以通過裝置(U)根據以下公式被存儲:U = 1/2CV2其中C等於電容器的電容和V等於所施加的電壓。所述電容器電極需要彼此接近以便產生高的電容，且他們可以是平行平板，或者是同心圓柱或球體，或者其他可以在彼此接近下容納相反電荷的被需要的形狀。對於平行平板電容器，所述電容(C)由以下公式給出:C= ε 0A/d為了增加能被存儲於電容器中的能量的量，電配置被開發其中所述電極之間的空間被一種能表現出較大介電常數的材料取代。
隨著電荷在所述電極上的建立，且大小相等和相反電荷在電介質上建立填充在所述空間之間。所述電極之間的空間的介電常數增加至一個介電常數值為:ε = K ε 0其中K是所述電極之間的材料的介電常數。所述存儲能量和電容器成比例，且所述電容隨著介電常數和電極面積的增加呈比例增加。最大工作電壓被確定為電極之間的材料的介電擊穿電壓，或者它的分解電壓。大多數被限制在倆(2)到大約(3)伏特。超級電容器和超級電容器被設計以表現出非常高的電容值以便具有存儲大量電荷的能力。由至少兩種方法來實現通過增加電極的表面積和/或增加所述電極之間的材料的介電常數。目前有許多關於用於超級電容器的電極材料的發明。商業電極和電容器(麥克維斯，尼斯，日本，電力系統，Batscap，LS電纜和其它)由碳(石墨)粉或者活性碳粉製作。粉末增加電極的表面積超過固體電極的許多倍。正在發展石墨烯材料，碳納米棒或者納米管和多孔材料以增加所述電極的表面積和導電性。一些研究還考察了納米多孔金屬，金屬氧化物和半導體。本文所公開主題物質的部分關注增加電極之間的材料的介電常數。當這種材料允許不同符號的電荷的離子種類的擴散以弓I起極化以提高電荷的創建時，它被稱作電介質。電介質可以是液體，流體和固體。典型的被用於超級電容器的電介質包括含水酸，有機和離子液體電解質，(硫酸或氫氧化鉀的水溶液，碳酸亞丙酯，在乙腈TEABF4，BMHM，EM1-BF4是1-乙基-3中-甲基咪唑四氟硼酸鹽，EM1-DCA)。依賴於頻率的極 化由於物質的極化是感興趣的，參照用於極化過程所需的時間對極化的多種類型進行分類是令人滿意的。極化過程通常涉及偶極子的快速形成且在某些情況下可能涉及慢慢形成偶極子(其整體引用在1994年，由Z.Fathi的博士論文關於鏡使用微波能量對矽鋁酸鈉玻璃的表面改性)。電子極化是在原子中的電子相對於帶正電的原子核偏移的結果。這個過程需要大約10 15秒且對應於大約紫外光的頻率。而且，該過程在光學範圍內引起共振峰。材料的折射率極大的依賴於電子極化。一個相對小的原子極化來自分子內原子相對於另一個原子的偏移，一個過程需要大約10_12-10_14秒且對應於紅外光的頻率。在離子晶體中，一個相似的但是通常較大的極化來自相反電荷離子的位移。一個過程需要大約10_12秒，且對應於遠紅外頻率。共振吸收在一個離子之間結合強度的頻率特徵發生。共振吸收的特點為大的恢復力和小的阻尼效果。取向極化，也被稱作偶極子極化，涉及離子或分子偶極子的熱運動的擾動，產生在施加電場方向的淨偶極子取向。這個可能在微波頻率範圍內最重要的極化機制。對於偶極子極化過程所需的時間依賴於介質中分子取向的改變的摩擦阻力。偶極運動的阻力等同於較大的阻尼效應，導致鬆弛型吸收。對於氣隙電容器，這個過程所需要的時間在10_12秒之間，對應於遠紅外區域。對於低粘度的液體中的小分子，所需要的時間在10_12之間。對於大型分子或粘性液體，所需的時間是10_6，對應於無線電頻率。非常粘稠液體，玻璃，和固體的內部高摩擦阻力所需用於極化過程的時間長至秒、分或更長的時間。所述取向極化機制可以被分為兩種類型。第一種，分子(液體，玻璃和極化固體)包含可能大約在一個平衡位置相對於彈性恢復力旋轉的永久性偶極子。對於這些永久性偶極子的震蕩所需的時間在室溫下為10_1(|到10_12秒之間。涉及的永久性偶極子的所述取向極化在一些時候被稱作變形極化。偶極極化的第二種機制涉及等效平衡位置之間偶極子的旋轉。大家這種機制在玻璃和陶瓷材料有特殊的興趣。間隙陽離子引起丟失，陽離子結合的越鬆散越強。這個過程所需的時間極大的依賴於無機或無機基質的機構，和鹼金屬離子的結合能分布。由於涉及在離子傳輸中明顯的原子距離，這個極化發生在室溫在103-106HZ的頻率範圍。因為這種機制涉及做出傳導性貢獻的相同移動陽離子，因此它也被稱作遷移損失。在非均質材料中，有一個極化的額外類型，界面極化，來自相之間界面處電荷的積累。只有當兩相在介電常數和傳導性彼此不同的情況下才產生。對於一個兩層電介質，當一個相的介電常數ε I和另一個相的傳導率σ2的乘積與第二相的介電常數ε2和第一相的傳導率σ I乘積不相等，也就是說，ε1σ20 ε 2 σ 1，空間電荷極化出現了。雜質或者第二相通常代表傳導的阻礙且導致在不均質材料界面電荷的建立。在不同障礙處電荷的積累導致材料的局部極化。如果交流電場是足夠低的頻率，可以觀察到電荷的淨振動。在很寬的頻率範圍內可以觀察到界面極化。在不同頻率範圍發生的損失和不同極化機制相關聯，原子和電子的極化通常導致共振吸收峰。在另一方面，取向和空間電荷極化，導致鬆弛吸收。實際上，取決於材料，取向和空間電荷的損失在超過一個頻率的重疊範圍內可以被極大寬泛和延長。通常不太可能對區分它們。在所有的損失 機制中，取向極化在無線電頻率和微波頻率的範圍可能是主要的損失機制。儘管如此，伴隨取向極化的損失，和直流傳導率一起的麥克維斯-華格納極化對電荷存儲以及與它們相關的損失機制有重要貢獻。介電常數的複雜性在這裡有兩種方法證明:a)安培環路法和b)充電電流在一個電路結構內的一個線性的電介質中。以下被限制在一個電介質中的充電電流。Q = V/C在電介質中存儲的電荷可以被表示為一個施加電壓和電容(一個常數)的函數:Q = V/C所述充電電流可以被表示為:Ic = dQ/dt結合所述兩個公式得出:Ic = C(dV/dt)對於在形式為V = V0exp(i (ω) )的一個正弦電壓，所述充電電流的表達式如下:Ic = i ω CVOexp [i (ω) t)]在一個理想的電介質中這裡沒有自由電子傳導且沒有電流損失。因此總電流與所述充電電流相等，Ic，且會導致在實際電介質中電壓為90度(實際絕緣材料)，電流損失來自兩個原因:a)歐姆傳導和b)極化。所述歐姆傳導損失涉及電荷載體的長範圍運動。極化(之前討論過的)導致在一個交變磁場下震蕩和/或旋轉的偶極子電子產生的損失。所述歐姆和極化損失電流可以被表示為:1 = GdcVIc = GacV其中Gdc和Gac是直流和交流電導係數以歐姆―1的單位表示。損失電流，込對應於歐姆損失電流，歐姆和極化損失電流IP的總和:作為一個電壓和電導的函數表達，込變為:Il= (Gdc+Gac)V在施加電壓下在相中的電流損失是因為Gac和Gdc在本質上不複雜。由電介質填充的電容器總的電流對應於電荷電流和損失電流的總和:IT= Ic+IL = (i ω C+Gdc+Gac) V存儲於電介質中的電荷可以被表示為Q = CV = kC0V因為電流的總流動和電荷相對於時間的變化是相等的，因此獲得以下表達式:It = dQ/dt = CdV/dt = kC0i ω VkCo i ω V = (i ω C+Gdc+Gac) V
該表達式得出:k = C/CO- [ i (Gdc+Gac) ] /r ω C0因此，材料的介電常數的複雜本性被論證。所述k*的實部和虛部被定義為；K，= C/CO ;k" = (Gdc+Gac) / ω C0在一個真實的電介質中的總電流包括電荷和損失過程可以被表示為一個複雜參數的函數，k%其為材料的固有的且有如下形式:k* = k，_ik，真實電介質的介電常數本質上也同樣複雜:ε * = ε，-1 ε "且和複雜介電常數有關:k* = ε */ ε ο實部k% k □表示電介質存儲電荷的能力且被稱為電荷常數或者介電常數。虛部k*, kQ表示電介質表現出的損失且被稱為介電損失因子。所述損失因子和所述介電常數的t匕，tan δ，被稱為損失角或者耗散因子。損失角也被定義為損失電流與電荷電流的比。涉及相對介電常數是有用的，材料的k □，其是材料的宏觀特性，且極化是分子的一個特徵。這種關係可以通過考慮總電位移場或者電感應被建立，D(inC-m2)。在自由空間裡，所述電感和電場的關係由下式給出:D = ε 0E在一種材料存在下，電感是介質屬性的函數，且和通過材料的複雜介電常數的外部施加的電場有關，ε*，通過以下表達式給出:D = ε *Ε電位移場也被定義為電感(如果在電容器中沒有電介質)和材料中的極化電場之和:
D = ε 0Ε+Ρ 或 P = D- ε 0Ε因此，我們可以將P表示為E的函數:P= ε *Ε- ε 0Ε = ( ε *- ε 0) E = ε 0 (k*_l) Ek*-l = Ρ/( ε 0Ε)總偶極子極化的定義被描述為在材料單位體積內誘導的總的偶極矩。所述極化是電容器(或場)內變化的衡量，因此:P= (C-CO)V = COV (k*-1) = (Q/V)V(k*-l)P= ε 0(V/d) (k*-l)P= ε 0E (k*~l)tan δ，損失因子和介電常數的比因此為:tan δ = e」/e，= (es_e inf) w τ / ( ε s+ ε sw2 τ 2)空間電荷極化與損失這裡有界面極化的兩種主要類型。第一種涉及電極極化的變化，第二種由材料中非均質的介電行為(麥克維斯-華格納極化)。傳導率損失

在含有大部分傳導相的混合物中，由於直流傳導引起的高損失可能發生。所述傳導損失可以被表示為:Ε" dc = σ dc/ω ε，所述傳導損失在低頻下佔主導。例子粘膠製備這裡有多種與製備與電容器相關的膜的方法。通過濺射和蒸發的製備方法製備的銅酞菁薄膜上已經做了相當多的研究。有幾個問題與薄膜的使用有關，其中有由於薄膜產生的低的擊穿電壓，和製備複合膜的能力有限。本文公開的一個或多個調查研究酞菁厚膜結構，因此，且首先研究將作為電容器的膜的製作方法。第一嘗試是使用商業銅酞菁(CuPT)，其大約為2000埃顆粒大小。出現了兩個問題:第一，潛在厚膜的固體含量僅僅為30%重量，或者21%體積分數。表表I示出了含有厚膜組分CuPC的聚合物的成分。
化學物質I重量百分比
CuPC(2000 埃)28%
成膜助劑(Texanol) 69%
乙基纖維素(總) 3%所述CuPC通過在兩玻璃板之間研磨被分散知道得到一個滿意的分散，通過提出物在顯微鏡下檢測決定。所述粘膠通過絲網印刷塗布，大量的網格缺陷和龜裂使該膜不具有頭用性。另一種剛方法被嘗試，這次只用溶劑和CuPC。表II示出了溶劑/CuPC/成膜助劑的漿料。
表II
權利要求
1.一種電介質材料,包含: 從包括有機物，有機金屬單體，或者它們的結合的組中選擇的基本連續相材料的至少一層，其中:所述基本連續相材料具有離域電子。
2.如權利要求1所述一種電介質材料,其中:所述有機物從由酞菁，多環式芳香族烴基，芘苯並喹啉衍生物，螢光素，羰基，不飽和酮，蒽酮，螢光素鈉，若丹明及它們的組合組成的組中選擇。
3.如權利要求1或2所述一種電介質材料，其中:所述有機金屬單體從由酞菁，多環式芳香族烴基，芘苯並喹啉衍生物，螢光素，羰基，不飽和酮，蒽酮，螢光素鈉，若丹明，以及它們的組合組成的組中選擇。
4.如權利要求1或2所述一種電介質材料，其中:所述有機物和所述有機金屬單體中一種從銅酞菁，鋅酞菁，鎂酞菁，鎳酞菁，以及它們的組合組成的組中選擇。
5.如權利要求1或2所述一種電介質材料，其中:所述有機物和所述有機金屬單體材料為顆粒形式具有在0.1到10微米之間的平均顆粒尺寸且被分散於有機載體中。
6.如權利要求5所述一種電介質材料，其中:所述有機載體包括溶劑。
7.如權利要求5所述一種電介質材料，其中:所述有機載體包括具有高極性的樹脂。
8.如以上任一權利要求所述一種電介質材料，其中:所述連續相材料從由酞菁，多環式芳香族烴基，芘苯並喹啉衍生物，螢光素，羰基，不飽和酮，蒽酮，螢光素鈉，若丹明，化合物，銅酞菁，鋅酞菁，鎂酞菁，鎳酞菁，以及它們的組合組成的組中選擇。
9.如以上任一權利要求所述一種電介質材料,其中:所述連續相材料包括以分散形式的第二電介質材料。·
10.如權利要求9所述一種電介質材料，其中:所述第二電介質材料從由BaTiO3，鐵電，弛豫介質，氧化鋁，二氧化矽，活化二氧化矽，矽鋁酸鹽，鹼金屬矽鋁酸鹽，鹼性矽鋁酸鹽，沸石，雙馬來醯亞胺-三嗪，氰酸酯，環氧樹脂，矽樹脂，聚苯乙烯，或它們的組合中選擇。
11.具有兩個間隔開的電極和具有設置於所述間隔之間的如權利要求1所述電介質材料的厚度的電容器。
12.如權利要求11所述電容器,其中:所述電極包括從由金屬，金屬合金，碳基導體，石墨，活性炭，碳納米管，導電聚合物，以及摻雜有碳基導體和金屬，以及它們的組合組成的組中選擇的導電材料。
13.如權利要求11或12所述電容器，其中:所述電極具有在大約50納米到大於10，000納米之間的孔尺寸的高表面積。
14.如權利要求11或12所述電容器，其中:所述電極具有高表面積且用螯合劑摻雜。
15.如權利要求11或12所述電容器，其中:所述電容器具有設置在所述電極與所述電介質的一種之間的至少一界面層。
16.如權利要求11所述電容器，其中:所述電容器具有在所述電介質材料和所述電極之間的一界面層，其中所述界面層至少部分覆蓋所述電極。
17.如權利要求11所述電容器，其中:所述電容器具有在所述電介質材料與所述電極之間的一界面層，其中所述界面層完全覆蓋所述電極。
18.如權利要求17所述電容器，其中:所述界面層包括從低到高分子量的且具有極性的基於粘性有機的材料。
19.如權利要求1或2所述電介質材料，其中:所述電介質材料包括至少設置一層於另一層頂部的兩層。
20.如權利要求2所述電介質材料，其中:所述電介質材料包括至少兩層，每一層形成材料來自由從有機物，有機金屬單體，或它們的組合組成的組，且進一步包括設置於所述至少兩層的每一層之間的一內層。
21.一種電容器，具有兩個間隔開的電極和具有一厚度的如權利要求19所述的電介質材料，其中:所述內層由從低到高分子量且具有高極性且摻雜有導電材料的基於粘性有機的材料製作，所述導電材料選自由銀，銅，金，石墨，活性炭，導電聚合物，和它們的組合組成的組。
22.一種電容器，具有兩個間隔開的電極和具有一厚度的如權利要求20所述的電介質材料，其中:所述內層由從低到高分子量且具有高極性且摻雜螯合劑的基於粘性有機的材料製作。
23.一種電容器，具有兩個間隔開的電極和具有一厚度的如權利要求23所述的電介質材料，其中:所述內層由從低到高分子量且具有高極性且摻雜螯合劑的基於粘性有機的材料製作，所述螯合劑具有選自由銀，金，石墨，活性炭，銅，招，和導電聚合物，以及它們的組合組成的組的導電材料。
24.一種電容器，具有兩個間隔開的電極和具有一厚度的如權利要求20所述的電介質材料，其中:所述內層由多孔或非多孔的膜製作，所述內層表面的至少一個塗覆有材料，所述材料選自由螯合劑，樹脂，摻雜的導電性粒子，碳基材料摻雜有樹脂的樹脂，或者它們的組合。
25.一種電容器 ，具有兩個間隔開的電極和具有一厚度的如權利要求20所述的電介質材料，其中:所述內層由網狀金屬屏製作，所述內層表面的至少一個塗覆有所述組中一個，所述組由螯合劑，樹脂，摻雜有導電性粒子的樹脂，基於摻雜碳的樹脂的材料，或它們的組口 ο
26.一種電容器，具有兩個間隔開的電極和具有一厚度的如權利要求20所述的電介質材料，其中:所述內層包括金屬。
27.如權利要求26所述電容器，其中:所述金屬選自由金，銅，銀，鋁，可伐合金，青銅，以及它們的組合。
28.一種電容器，具有兩個間隔開的電極和具有一厚度的如權利要求20所述的電介質材料，其中:所述內層包括含有至少一個用於控制其溫度的流體管道的金屬材料。
29.一種電容器，具有兩個間隔開的電極和具有一厚度的如權利要求20所述的電介質材料，其中:所述電極包括含有至少一個用於控制其溫度的流體管道的金屬材料。
30.如權利要求20或29所述電容器，其中:所述金屬內層包括含有至少一個用於控制其溫度的流體管道的金屬材料。
31.一種製作具有第一和間隔開的第二電極且具有一厚度的如權利要求1所述電介質材料的電容器的方法，所述方法包括在所述第一電極的頂部沉澱所述電介質材料和在所述第二電極的上沉積所述電介質材料。
32.—種製作具有兩個間隔開的電極且具有一厚度的如權利要求1所述電介質材料的電容器的方法，包括在所述第一電極上沉積介電馳豫振蕩器和之後在所述第一電極頂部沉積所述電介質材料，且在所述第二電極上沉積介電馳豫振蕩器。
33.一種製作電容器的方法，包括電極界面的沉積和隨後如權利要求1所述電介質材料的每一側的電極材料的沉積，其使用水化學，化學和物理氣相沉積中的一種。
34.如之前任一權利要求所述電介質材料，其中:至少兩層中的至少一層含有以分散形式的分散電介質材料，其中所述電介質材料選自由BaTiO3，氧化鋁，二氧化矽，活性二氧化矽的矽鋁酸鹽，鹼金屬矽鋁酸鹽，鹼性矽鋁酸鹽，沸石或一種有機物如雙馬來醯亞胺-三嗪，氰酸酯，環氧樹脂，矽樹脂，聚苯乙烯以及它們的組合組成的組。
35.一種製作電容器的方法，使用權利要求中的電介質材料通過卷到卷的方式施加到內層或膜的每個表面且隨後施加到所述頂電極和所述底電極。
36.一種電容器，包含如以上任一權利要求所述的一厚度的多層電介質材料和實質沉積在所述多層電介質材料的相對表面上設置的兩個電極。
37.一種製作如權利要求1或2的電介質材料的方法，包括部分燒結含有有機材料的層，所述有機材料在分子水平上帶有離域電子。
38.一種製作如權利要求1或2的電介質材料的方法，包括部分燒結含有有機金屬單體材料的層，所述有機金屬單體材料在分子水平上帶有離域電子。
39.一種製作如權利要求1或2的電介質材料的方法，包括部分燒結含有實質上具有連續相的有機金屬單體材料的層，所述連續相具有晶體相。
40.一種製作如權利要求1或2的電介質材料的方法，包括部分燒結含有實質上具有連續相的有機材料的層，所述連續相具有晶體相。
41.一種使以上任一權利要求所 述電容器充電的方法,包括在小於0.1的低頻下對電容器充電。
42.一種製作電介質材料的方法，包括: 製作載體材料； 混合有機金屬單體和所述載體以形成混合物； 對所述混合物施加熱處理；且 使所述加熱混合物形成所需要的形式。
43.如權利要求42所述方法，其中:所述載體包括樹脂。
44.如權利要求42或43的方法，其中:所述載體包括溶劑。
45.如權利要求42或43的方法，其中:所述有機金屬單體材料選自由酞菁，多環式芳香族烴基，芘苯並喹啉衍生物，螢光素，羰基，不飽和酮，蒽酮，螢光素鈉，若丹明，以及它們的組合。
46.如權利要求45的方法，其中:所述有機金屬單體材料包括體積分數在大約20%到大約40%的銅酞菁。
47.如權利要求42的方法，其中:對所述混合物施加熱處理包括施加大約為所述混合物的開氏熔點溫度的1/10到1/2的熱處理。
48.—種形成電容器的方法,包括: 提供第一電極和第二電極； 製作介電混合物包括載體材料和有機金屬單體材料的混合； 沉積所述介電混合物的一層到所述第一電極和所述第二電極的至少一個上；且對所述混合物施加熱處理。
49.如權利要求48的方法，其中:所述載體包括樹脂。
50.如權利要求48或49的方法，其中:所述載體包括溶劑。
51.如權利要求48或49的方法，其中:所述有機金屬單體材料是選自由酞菁，多環式芳香族烴基，芘苯並喹啉衍生物，螢光素，羰基，不飽和酮，蒽酮，螢光素鈉，若丹明，以及它們的組合組成的組。
52.如權利要求48的方法，其中:所述有機金屬單體材料包括體積分數在約20%到約40%的銅酞菁。
53.如權利要求48的方法，其中:對所述混合物施加熱處理包括施加大約為所述混合物的熔點的1/10到1/2的熱處理。
54.如權利要求53的方法，其中:施加於所述混合物的熱處理包括在第一預定的時間內施加大約為80攝氏度的第一熱處理，在第二預定的時間內施加大約為180攝氏度的第二熱處理，在第三預定的時間內施加大約為所述有機金屬單體熔點一半的第三熱處理，在第四預定的時間內施加低於所述第三熱處理的溫度的第四熱處理，且在低於所述第四熱處理的溫度下施加第五熱處理。
55.如權利要求48,53,或54的方法,進一步包括在磁場的存在下施加熱處理。
56.如權利要求55的方法，其中:所述磁場具有大約為0.1特斯拉或更大的強度。
57.—種如權利要求48的方法,包括提供橫跨第一電極和第二電極之間空間的墊圈，且進一步包括提供由所述墊圈封裝的低粘度溶劑。
58.—種如權利要求48的方法,進一步包括提供和所述第一電極聯繫的多個電極,其中:所述第二電極其比多個電極中的每一個定義了一個較大的尺寸。
59.如權利要求48的方法，進一步包括施加壓力到所述電介質混合物。
60.如權利要求59的方法，其中:施加壓力包括在所述電介質混合物中提供一或多種溶劑，其中施加熱處理到所述電介質混合物上蒸發在所述電介質混合物中的所述一或多種溶劑且從而在此給予壓力。
61.如權利要求59的方法，其中:施加壓力包括施加機械壓力到所述電介質混合物。
62.如權利要求59的方法，其中:所述第一電極和所述第二電極的一個定義了用於允許蒸發從其中穿過的一或多個穿孔。
63.如權利要求48的方法，進一步包括穿過所述第一電極或第二電極的偏壓。
64.如權利要求48的方法，其中:施加熱處理包括施加熱處理到至少部分乾燥所述電介質混合物。
65.如權利要求64的方法，其中:提供第一電極和第二電極包括絲網印刷每個所述第一電極和第二電極。
66.如權利要求64的方法,其中:製備電介質混合物包括製備第一電解質混合物和製備與所述第一電介質 混合物不同的第二電介質混合物，且進一步包括沉積所述第一電介質混合物到所述第一電極上和沉積所述第二電介質混合物到所述第二電極上。
67.如權利要求48的方法，其中:施加熱處理到所述混合物上包括在沉積所述電介質材料的至少一層到所述第一電極和第二電極上之前施加熱處理到所述混合物上。
68.如權利要求67的方法，其中:施加熱處理包括施加熱處理以部分乾燥所述電介質混合物。
69.如權利要求48的方法，進一步包括在一個緊密的間隔開的關係內定位所述第一電極和第二電極以形成電容器。
70.—種方法,使用如以上任一權利要求的電容器以類似電池的方式存儲電荷，且進一步包括運輸所述能量。
71.一種方法，使用由如以上任一權利要求的電容器製作的瓦管為裝置供電。
72.一種方法，使用從如以上任一權利要求製作的能量儲存裝置為電腦裝置供電。
73.一種方法，使用從如以上任一權利要求的方法製作的能量存儲裝置從太陽能板或風力發電機組存儲能量。
74.一種方法，使用從如以上任一權利要求的方法製作的能量存儲裝置為電設備存儲能量和供電。
75.一種方法，用於層疊串聯電容器以增加電荷存儲，其中:所述電容器為多個如以上任一權利要求的電容器。
76.—種方法,偏置多個電容器以增加電荷存儲,其中:所述電容器為多個如以上任一權利要求的電容器。
77.使從含有多個電容器的裝置中具有高輸出功率的方法，其中:所述電容器為多個如以上任一權利要求的電容器。
78.如以上任一權利要求的方法,其中:偏壓從所述電極的內側部分或外側部分中一個施加。
79.如以上任一權利要求的方法,其中:偏壓從所述電極的內側部分或外側部分中一個施加。
80.如以上任一權利要求的方法，其中:偏壓從形成於所述電介質材料的內部電極施加。
81.如以上任一權利要求的方法，其中:所述一或多個電極為磁性和順磁性。
82.—種電介質材料,包括: 大體上連續相材料的至少一層選自包括有機物，有機金屬單體，或它們的結合的組其中所述大體上連續相材料具有在大約10分鐘到大約100小時的介電弛豫時間。
83.—種電介質材料,包括: 大體上連續相材料的至少一層選自包括有機物，有機金屬單體，或它們的結合的組其中所述大體上連續相材料具有在大約2000到大約100，000的介電常數。
84.如以上任一權利要求所述的電容器，其中:所述形成的電介質材料具有在I到12，000密耳之間的厚度。
85.如以上任一權利要求所述的電容器，其中:所述電容器交互的耦合於光伏系統。
全文摘要
本發明提供了一種電介質材料。所述電介質材料包括基本連續相材料的至少一層。所述電介質材料從由有機物、有機物、有機金屬單體或者它們結合的組中選擇，其中所述的基本連續相材料具有離域電子。
文檔編號H01B3/12GK103250216SQ201180046216
公開日2013年8月14日 申請日期2011年7月21日 優先權日2010年7月21日
發明者約翰·詹姆斯·費爾騰, 澤卡伊·法蒂, 詹姆斯·艾略特·克萊頓, 約瑟夫·H·西蒙斯 申請人:克林伏特能源有限公司