[發明專利]通過電泳的電介質復合體共形沉積

有效

• 申請號: 201080056767.6
• 申請日: 2010-12-14
• 公開（公告）號: CN102686785A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 賽思·阿德里安·米勒
• 申請（專利權）人: 英派爾科技開發有限公司
• 主分類號: C25D13/02
• 分類號: C25D13/02;C25D13/06;C25B7/00;C25D13/04;C25D13/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 賀衛國

背景

除非在本文另外指出，這部分中描述的材料對于本申請中的權利要求不是現有技術，并且不因包含在這部分中而被承認為現有技術。

電容器可以用于多種能量儲存應用。電介質材料典型地夾在兩個導電層之間以形成電容器。目前可以使用以下方法制備電介質材料：如電介質層的層壓或溶劑流延(例如，噴涂)，之后將聚合物層在電介質的頂部熔融以填充電介質層中的任何空間。對于非平面的下方導電層，這些制備方法通常導致平面的但是厚度不均勻的電介質復合體的層。

概述

本公開總體上涉及，尤其是，與通過電泳沉積形成電介質復合體相關的方法、器件和系統。本文總體描述的技術用于復合電介質材料的設計、制備和使用。實施方案包括，但是不限于，方法、器件和系統。也可以公開并要求保護其他實施方案。本文描述的一些技術包括電介質粒子的電泳沉積以形成用于在能量儲存裝置中使用的電介質材料薄層。示例能量儲存裝置包括電容器裝置，所述電容器裝置在有些情況下可以用于代替和/或在操作中輔助電池、超電容器和其他類似裝置。如本文所使用的，“電介質復合體”可以包括具有填充有聚合物的空間的電介質層。

在多個實施方案中，用于制備電介質復合體器件的方法可以包括通過電泳在第一導電層上共形地沉積電介質材料層，并且用聚合物填充電介質材料層中的空間。該方法可以還包括在填充有聚合物的電介質材料層上形成第二導電層，以形成電介質復合體器件。共形地沉積可以包括將第一導電層浸沒在溶劑中，并且施加電偏壓至第一導電層以使得將電介質材料吸引至第一導電層，以共形地形成電介質材料層。溶劑可以包括分散在其中的電介質材料。此外，溶劑可以是具有分散在其中的電介質材料的有機溶劑。施加電偏壓可以包括向第一導電層施加脈沖偏壓或與反向偏壓交錯的正向偏壓，以將電介質材料吸引至第一導電層，以共形地形成電介質材料層。聚合物可以包括以下各項中的一種或多種：聚(對苯二甲酸乙二醇酯)、聚丙烯、聚碳酸酯或聚酰亞胺。填充空間可以包括在電介質材料層上沉積聚合物，并且向聚合物施加熱或壓力中的一種或多種以使得聚合物被引到電介質材料層中的空間中。

在多個實施方案中，用于制備電介質復合體器件的方法可以包括在第一導電層上電泳地沉積粒子層，其中所述粒子包括涂布有聚合物的電介質材料；并且向粒子層施加熱或壓力中的一種或多種以將聚合物引到粒子層中的空間中。該方法可以還包括在填充有聚合物的粒子層上形成第二導電層，以形成電介質復合體器件。電泳地沉積可以包括在導電層上共形地沉積粒子層。聚合物可以包括以下各項中的一種或多種：聚(對苯二甲酸乙二醇酯)、聚丙烯、聚碳酸酯或聚酰亞胺。

在多個實施方案中，電介質復合體器件可以包括第一導電層，以及共形地形成在第一導電層上的電介質材料層。該器件可以還包括在電介質材料層的空間內的聚合物，以及在填充有聚合物的電介質材料層上的第二導電層。第一導電層可以包括非平面表面，并且其中電介質材料層共形地形成在第一導電層的非平面表面上。第一導電層可以是由以下各項中的一種或多種形成的金屬材料：鋁、銅、鉑、金、銀或鎳。聚合物可以包括以下各項中的一種或多種：聚(對苯二甲酸乙二醇酯)、聚丙烯、聚碳酸酯或聚酰亞胺。電介質材料可以包括以下各項中的一種：鈦酸鋇、硅酸鉿、硅酸鋯、二氧化鉿或二氧化鋯。電介質材料可以包括鈦酸鋇，并且其中所述鈦酸鋇涂布有氧化鋁。電介質材料可以包括高k電介質材料。

在多個實施方案中，具有電介質復合體的系統可以包括輸出端，以及包括至少一個電容器的能量儲存模塊。能量儲存模塊可以包括第一導電層，以及共形地形成在第一導電層上的電介質材料層。能量模塊可以還包括在電介質材料層的空間內的聚合物，以及在填充有聚合物的電介質材料層上的第二導電層。此外，該系統可以包括電池模塊。電池和能量儲存模塊可以并聯地連接至輸出端。該系統可以還包括連接在電池模塊與輸出端之間，以及能量儲存模塊與輸出端之間的DC/DC轉換器。該系統可以還包括連接至輸出端的負載。能量儲存模塊和電池模塊可以對負載提供不可中斷電源。至少一個電容器可以是高介電電容器。

以上概述僅為了舉例說明并且不意圖以任何方式限制。除了上面描述的示例性方面、實施方案和特征之外，通過參考附圖和以下的詳述，其他方面、實施方案和特征將是顯見的。

附圖簡述

主題是在說明書的總結部分特別指出并明確要求保護的。由以下的描述和后附權利要求，并結合附圖，本公開的以上和其他特征將變得更加充分顯然。應明白這些附圖僅描繪根據本公開的數個實施方案，并且因此不應被認為是其范圍的限制，本公開將通過使用附圖而得以更加具體且詳細地描述，其中：