[发明专利]液体复合电介质材料

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年12月23日递交的美国专利申请No.12/646,435的权益，该美国专利申请No.12/646,435要求2009年11月10日递交的印度专利申请No.2748/CHE/2009的优先权，将这两个申请的内容全部通过引用结合在本文中。

背景技术

对于电化学电源的当前研究和开发努力通常主要集中于燃料电池、蓄电池和电化学电容器，并且涉及以相对低的成本实现高能量密度、高功率密度、长循环寿命。

然而，需要新类型的系统，其防止在普通电池中损坏电极的电化学反应，并且避免在多单元蓄电池中单元平衡的要求，同时提供低的制造成本。还需要可靠的电能存储系统。

发明内容

这里的实施例涉及一种液体复合电介质材料(LCDM)，所述LCDM包括在有机液相材料中的含金属分散相材料，其中所述液体复合电介质材料在40Hz具有大于10000或更大的介电常数(ε_r)以及在40Hz具有1或更大的介电损耗(tanδ)。例如所述含金属分散相材料包括准同型相界(morphotropic phase boundary，即MPB)化合物。例如所述有机液相材料包括乙二醇。例如，所述LCDM具有小于1x10^-3Acm^-2的漏电流密度。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化合物包括铁电锆钛酸铅陶瓷。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。

另一个实施例涉及一种电化学电容器，包括如上所述的LCDM。例如，所述电化学电容器具有1-100V的工作电压和40Hz-10MHz的工作频率范围。例如所述电化学电容器的单个电化学电容器的最大能量密度和功率密度分别大于100Whcc^-1和1x10⁵Wcc^-1。例如所述最大能量密度和所述功率密度分别是约170Whcc^-1和约2x10⁵Wcc^-1。

另一个实施例涉及一种制造复合电介质材料(LCDM)的方法，所述LCDM包括在有机液相材料中的含金属分散相材料，所述方法包括：通过溶胶凝胶途径形成含金属分散相材料的粉末，以及将所述含金属分散相材料的粉末散布在所述有机液相材料中以形成具有均相溶液的LCDC。例如，所述含金属分散相材料包括准同型相界(MPB)化合物。例如，所述有机液相材料包括乙二醇。例如所述MPB化合物包括铁电锆钛酸铅陶瓷。

前述总结只是说明性的，而不是以任意方式进行限制。除了上述说明性的方面、实施例和特征之外，另外的方面、实施例和特征通过参考附图和以下详细描述也将变得清楚明白。

附图说明

图1示出通过溶胶凝胶途径准备样品PZT粉末的流程图。

图2示出样品PZT/DEG液体复合电介质材料的介电常数和介电损耗的(a)频率相关性和(b)偏置电压相关性。

图3示出样品PZT/DEG液体复合电介质材料的J-E特征。

具体实施方式

在以下详细描述中参考附图，所述附图形成了描述的一部分。在附图中，除非上下文另有规定，类似的符号典型地表示类似的部件。在详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施例并非意味着限制。在不背离这里给出主题的精神和范围的情况下，可以利用其他实施例或者可以进行其他变化。应该理解的是这里一般性描述并且在附图中说明的本公开的方面可以按照多种不同的配置进行排列、替代、组合、分离和设计，这里明确地考虑了这些内容。

术语“电介质”或“电介质材料”指的是根据与电场、磁场或电磁场相互作用使得所述材料能够存储电能的观点考虑的大范围的非金属。因此，电介质材料是气体、液体和固体。电介质材料是作为弱导电体的物质，但却是静电场的有效支持者。如果在未阻止或中断静电通量线的同时保持相反的电荷极之间的电流流动为最小值，则静电场可以存储能量。这种性质在电容器中是有用的，尤其是在射频时。电介质材料也用于构建射频传输线。