[发明专利]YANLI材料及其电解质和电容器

说明书

本发明提供了一种复合低聚物材料，其包含一个或多个重复主链单元；一个或多个可极化单元，其被引入或连接所述的一个或多个重复主链单元的一个或多个；以及一个或多个电阻尾，其与所述的重复主链单元的一个或多个或者与所述的一个或多个可极化单元连接，其中作为所述的可极化单元上的侧链、连接所述的可极化单元和所述的主链单元的手柄或者直接与所述的主链单元连接。所述的复合低聚物材料可以聚合，从而形成超电介质，其可以加载电极之间从而形成元电容器。

优先权的声明

本申请要求2017年3月3日提交的美国专利申请No.15/449,587的权益，该申请的全部内容以引用方式并入本文。本申请和美国专利申请No.15/449,587还要求2016年4月4日提交的美国临时申请No.62/318,134的权益，该申请的全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明公开总体涉及电路的被动元件，更具体而言，本发明公开涉及复合有机化合物以及基于这种材料并且意图用于能量储存的电容器。电容器是一种能量储存装置，其在一段时间内储存施加的电荷，然后将电荷释放。其通过穿过两个电极的电压充电，并通过使两个电极短路而放电。甚至在充电电源移除时，电压仍被保持，直至放电。电容器阻断直流电的流动，并允许交流电流动。电容器的能量密度通常低于蓄电池，但是电容器的功率输出通常高于蓄电池。电容器通常用于多种目的，包括定时、供电平滑、耦合、滤波、调谐和能量储存。蓄电池和电容器通常串联使用，例如在具有闪光灯的照相机中。蓄电池将电容器充电，然后电容器提供闪光灯所需的高功率。同样的想法用于电子和混合动力汽车中，其中蓄电池提供能量，而电容器提供用于启动和加速的功率。

背景技术

电容器是静电场形式下用于储存能量的被动电子元件，并且包含通过电介质层分开的一对电极。当在两个电极之间存储电势差时，电介质层中存储电场。理想的电容器表征为电容的单一的恒定值，其为各个电极上的电荷与它们之间的电势差的比值，对于高电压应用而言，必须使用更大的电容器。

电解质材料的一个重要特征是其击穿电场。这相当于这样的电场强度的值，在该电场强度值下，所述的材料遭受灾难性故障并且在电极之间传导电力。对于大多数的电容器几何结构而言，电介质中的电场可以通过两个电极之间的电压除以电极之间的间距来估计，所述的间距通常为电介质层的厚度。由于所述的厚度通常是恒定的，所以其更通常地是指击穿电压，而不是击穿电场。存在多种可以急剧降低击穿电压的因素。具体而言，导电电极的几何形状是影响用于电容器应用的击穿电压的重要因素。特别是，尖锐的边缘或点会大幅增加局部的电场强度，并且可以导致局部击穿。一旦局部击穿在任一点处开始，则击穿将通过电介质层快速“前进”直至其到达相对的电极并导致短路。

电介质层的击穿通常以如下方式发生。电场的强度变得足以高至将电子由电介质材料的原子“拉出”，并使得它们由一个电极至另一个电极传导电流。电介质中杂质的存在或者晶体结构的缺陷可以导致在半导体装置观察到的雪崩击穿。

电介质材料的另一个重要特征是其电介质介电常数。不同类型的电介质材料用于电容器，并且包括陶瓷、聚合物膜、纸和不同种类的电解电容器。最广泛使用的聚合物膜材料为聚丙烯和聚酯。电介质介电常数增加可以增加体积能量密度，这使得其成为重要的技术任务。

用于在增加具有高介电常数的电介质的一种方法是使用可高度极化的材料，当将这种材料放置于两个电极之间并经历电场时，其可以更容易地吸附更多的电子，这是由于分子的极化的末端取向相反电荷的电极。美国专利申请15/043,186(代理人案号No.CSI-019A)证明向低聚物中引入可高度极化的分子从而创建这种电介质材料的方法，并且所述的申请的全部内容以引用方式并入本文。