[發(fā)明專利]在組合之后電介質(zhì)與電極化學(xué)結(jié)合的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580069062.0
• 申請日: 2015-12-15
• 公開（公告）號: CN107004505B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·R·卡弗;R·G·卡弗;B·W·富爾費(fèi)爾;J·H·吉布斯;S·C·霍爾;A·T·普里迪;S·W·雷諾茲
• 申請（專利權(quán)）人: 卡弗科學(xué)有限公司
• 主分類號: H01G4/14
• 分類號: H01G4/14;H01G4/18;H01G4/30;H01G4/32
• 代理公司: 72002 永新專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 彭麗丹;過曉東

本發(fā)明公開了高介電常數(shù)、低漏電能量儲(chǔ)存裝置如電容器的生產(chǎn)以及能量儲(chǔ)存裝置的制造方法。所公開的裝置包括導(dǎo)電第一電極和導(dǎo)電第二電極以及設(shè)置在所述第一和第二電極之間的空間受限的介電薄膜。所述空間受限的介電薄膜包括多個(gè)聚合物分子，并且至少一些聚合物分子結(jié)合到第一電極。所公開的裝置可以包括設(shè)置在第一電極和介電薄膜之間和/或第二電極和介電薄膜之間的絕緣層。

相關(guān)申請的交叉引用：

本申請要求2014年12月17日提交的美國申請?zhí)?4/574,175的優(yōu)先權(quán)，該申請是2014年9月26日提交的美國申請?zhí)?4/499,028的部分繼續(xù)，其全部內(nèi)容通過引證結(jié)合于此。本申請也是2014年1月16日提交的美國申請?zhí)?4/156,457的部分繼續(xù)，該申請要求2013年4月5日提交的美國臨時(shí)申請?zhí)?1/808,733的權(quán)益，前述申請案的全部內(nèi)容均通過引證結(jié)合于此。本申請也是2014年9月19日提交的美國申請?zhí)?4/490,873的部分繼續(xù)，該申請是2013年3月29日提交的美國申請?zhí)?3/853,712的部分繼續(xù)，該申請是2012年11月7日提交的現(xiàn)已放棄的美國申請?zhí)?3/671,546的部分繼續(xù)，并且是2012年8月30日提交的美國專利申請?zhí)?3/599,996的部分繼續(xù)，該申請已在2014年1月21日授權(quán)為美國專利號8,633,289，前述申請的全部內(nèi)容均通過引證結(jié)合于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及一種高介電常數(shù)、低漏電的能量儲(chǔ)存裝置，例如電容器，以及制造所述能量儲(chǔ)存裝置的方法的實(shí)施方案。

背景技術(shù)

靜電式電容是一種尚未廣泛用于大量電能儲(chǔ)存的能量儲(chǔ)存方法。一般來說，在介電材料中的傳統(tǒng)靜電式能量儲(chǔ)存的充電和放電機(jī)制在數(shù)微微秒至數(shù)百微秒的時(shí)域范圍內(nèi)。在每單位質(zhì)量的能量密度和每單位體積的能量密度中需要更密集的能量儲(chǔ)存。

發(fā)明內(nèi)容

本公開涉及一種高介電常數(shù)、低漏電的能量儲(chǔ)存裝置，例如電容器，以及制造該能量儲(chǔ)存裝置的方法的實(shí)施方案。能量儲(chǔ)存裝置的實(shí)施方案包括導(dǎo)電第一電極；導(dǎo)電第二電極；和設(shè)置在所述導(dǎo)電第一電極和導(dǎo)電第二電極之間的空間受限介電薄膜，所述空間受限的介電薄膜包括多個(gè)聚合物分子。僅基于設(shè)置在所述導(dǎo)電第一電極和導(dǎo)電第二電極之間的空間受限的介電薄膜的重量，能量儲(chǔ)存裝置在所述能量儲(chǔ)存裝置沒有充電和/或放電時(shí)具有至少1Wh/kg的能量儲(chǔ)存容量。在一些實(shí)施方案中，絕緣層設(shè)置在導(dǎo)電第一電極上、導(dǎo)電第二電極上或者在導(dǎo)電第一電極和導(dǎo)電第二電極上。在任何或所有上述實(shí)施方案中，所述聚合物分子可以具有一個(gè)或多個(gè)極性官能團(tuán)、可電離的官能團(tuán)或其組合。在任何或所有上述實(shí)施方案中，至少1％的聚合物分子可以結(jié)合到第一電極或結(jié)合到設(shè)置在第一電極上的絕緣層。在任何或所有上述實(shí)施方案中，聚合物分子可以是蛋白質(zhì)分子。在任何或所有上述實(shí)施方案中，聚合物分子可以結(jié)合到與介電薄膜接觸的導(dǎo)電第一電極的至少1％的表面。

在一些實(shí)施方案中，一種方法包括通過以下步驟制造能量儲(chǔ)存裝置：(a)將介電薄膜施加到導(dǎo)電第一電極，所述介電薄膜包括薄膜材料，所述薄膜材料(i)具有電絕緣性和/或呈現(xiàn)高介電常數(shù)，(ii)包括多個(gè)聚合物分子；(b)使所述介電薄膜與導(dǎo)電第二電極接觸；以及(c)在第一電極、介電薄膜和第二電極之間施加電場，從而制造能量儲(chǔ)存裝置。在某些實(shí)施方案中，所述方法還包括將絕緣層施加到導(dǎo)電第一電極上，以形成復(fù)合第一電極，以及將介電薄膜施加到復(fù)合第一電極的絕緣層上。在任何或所有上述實(shí)施方案中，電場可以大于100V/cm。在任何或所有上述實(shí)施方案中，聚合物分子可以是蛋白質(zhì)分子。