[發明專利]液體復合電介質材料

有效

• 申請號: 201080060864.2
• 申請日: 2010-11-02
• 公開（公告）號: CN102696077A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: M·S·拉馬錢德拉·勞;B·拉馬錢德蘭
• 申請（專利權）人: 印度馬德拉斯理工學院
• 主分類號: H01B3/00
• 分類號: H01B3/00;H01B19/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 戎志敏

相關申請的交叉引用

本申請要求2009年12月23日遞交的美國專利申請No.12/646,435的權益，該美國專利申請No.12/646,435要求2009年11月10日遞交的印度專利申請No.2748/CHE/2009的優先權，將這兩個申請的內容全部通過引用結合在本文中。

背景技術

對于電化學電源的當前研究和開發努力通常主要集中于燃料電池、蓄電池和電化學電容器，并且涉及以相對低的成本實現高能量密度、高功率密度、長循環壽命。

然而，需要新類型的系統，其防止在普通電池中損壞電極的電化學反應，并且避免在多單元蓄電池中單元平衡的要求，同時提供低的制造成本。還需要可靠的電能存儲系統。

發明內容

這里的實施例涉及一種液體復合電介質材料(LCDM)，所述LCDM包括在有機液相材料中的含金屬分散相材料，其中所述液體復合電介質材料在40Hz具有大于10000或更大的介電常數(ε_r)以及在40Hz具有1或更大的介電損耗(tanδ)。例如所述含金屬分散相材料包括準同型相界(morphotropic?phase?boundary，即MPB)化合物。例如所述有機液相材料包括乙二醇。例如，所述LCDM具有小于1x10^-3Acm^-2的漏電流密度。例如所述LCDM是均相溶液。例如所述MPB化合物包括Pb、Zr和Ti。例如，所述MPB化合物包括鐵電鋯鈦酸鉛陶瓷。例如，所述MPB化合物包括Pb、Mg、Nb和Ti。例如，所述MPB化合物包括PbZr_xTi_1-xO₃，其中0.4＜x＜0.6。

另一個實施例涉及一種電化學電容器，包括如上所述的LCDM。例如，所述電化學電容器具有1-100V的工作電壓和40Hz-10MHz的工作頻率范圍。例如所述電化學電容器的單個電化學電容器的最大能量密度和功率密度分別大于100Whcc^-1和1x10⁵Wcc^-1。例如所述最大能量密度和所述功率密度分別是約170Whcc^-1和約2x10⁵Wcc^-1。

另一個實施例涉及一種制造復合電介質材料(LCDM)的方法，所述LCDM包括在有機液相材料中的含金屬分散相材料，所述方法包括：通過溶膠凝膠途徑形成含金屬分散相材料的粉末，以及將所述含金屬分散相材料的粉末散布在所述有機液相材料中以形成具有均相溶液的LCDC。例如，所述含金屬分散相材料包括準同型相界(MPB)化合物。例如，所述有機液相材料包括乙二醇。例如所述MPB化合物包括鐵電鋯鈦酸鉛陶瓷。

前述總結只是說明性的，而不是以任意方式進行限制。除了上述說明性的方面、實施例和特征之外，另外的方面、實施例和特征通過參考附圖和以下詳細描述也將變得清楚明白。

附圖說明

圖1示出通過溶膠凝膠途徑準備樣品PZT粉末的流程圖。

圖2示出樣品PZT/DEG液體復合電介質材料的介電常數和介電損耗的(a)頻率相關性和(b)偏置電壓相關性。

圖3示出樣品PZT/DEG液體復合電介質材料的J-E特征。

具體實施方式

在以下詳細描述中參考附圖，所述附圖形成了描述的一部分。在附圖中，除非上下文另有規定，類似的符號典型地表示類似的部件。在詳細描述、附圖和權利要求中描述的說明性實施例并非意味著限制。在不背離這里給出主題的精神和范圍的情況下，可以利用其他實施例或者可以進行其他變化。應該理解的是這里一般性描述并且在附圖中說明的本公開的方面可以按照多種不同的配置進行排列、替代、組合、分離和設計，這里明確地考慮了這些內容。

術語“電介質”或“電介質材料”指的是根據與電場、磁場或電磁場相互作用使得所述材料能夠存儲電能的觀點考慮的大范圍的非金屬。因此，電介質材料是氣體、液體和固體。電介質材料是作為弱導電體的物質，但卻是靜電場的有效支持者。如果在未阻止或中斷靜電通量線的同時保持相反的電荷極之間的電流流動為最小值，則靜電場可以存儲能量。這種性質在電容器中是有用的，尤其是在射頻時。電介質材料也用于構建射頻傳輸線。