CN105283926B - 利用有机和有机金属高介电常数材料改进能量存储设备中的电极和电流及其改进方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用具有分散型导电粒子的有机和有机金属高介电材料改进电极和电流，及其改进的方法。一方面，所述介电材料包括至少一层包含有离域粒子、有机化合物、分散型金属离子的有机金属组合的基本连续相材料。另一方面，所述新型材料利用了一种多孔电极来进一步提高电荷和放电电流。

Description

利用有机和有机金属高介电常数材料改进能量存储设备中的 电极和电流及其改进方法

相关申请

本申请要求2013年3月15日提交的美国临时专利申请No.61/801,064的优先权，此文包含其全部内容。本申请涉及2013年1月22日提交的美国专利申请No.13/747,441和2010年7月21日提交的美国临时专利申请No.61/366,333，其内容在此被整体参考。

技术领域

本披露涉及利用有机金属化合物颗粒内部的金属分散介质和有机载体制备超高充电容量的介电材料（UHCC-介电材料）、利用新型有机金属基柔性电极形成储能设备、二者的相关制备方法，以及介电材料的应用和电极、介电质的制备方法。所述介电材料和、介电材料的组合和新型电极在一定厚度下的每单位质量或表面积具有超高能量储存。

背景技术

电能已经被用于向汽车提供能量。电推进的优点是清洁、小排放、高效率、低噪音、可靠。在汽车发展的早期，电推进是内燃机的最大竞争者。

相对于电动汽车，内燃机的绝对优点是其具有由液体燃料尤其是石油馏分和汽油而可提供更大的车载储能。早期电动汽车只能短途行驶，通常少于40英里，接下来就是漫长的充电周期。相比较而言，化石燃料为动力的车辆可以行使数百英里，并且只需要一个快速加油便可行使另一个几百公里。

电力驱动汽车的显著缺点，是其动力源的电池能量密度低。早期的电池，通常是铅酸型的，自重大的同时增加了汽车的重量。多年来，在电池技术领域的进步已降低了电池重量带来的影响，但是进步还不足以改变电力驱动汽车和燃油驱动汽车的比例结构。

近年来，锂电池被应用在汽车上，它重量小且提高了电动车的行使距离，然而锂电池价格昂贵，因此多用于仅需较小电池的混合动力汽车上，这意味着车辆的主要动力来源仍是汽油。

电容器可储存电能。一个电容器通常包括一对电极，电极的每一侧上配置有介电质材料，以增加能量存储量。电容器所存储的能量与介电常数呈正比。因此，介电常数越大，能量存储量越大。于是，人们致力于高介电常数的介电质材料的开发，使电容器及其相关设备可适用于供电设备和机械（包括汽车）的能量存储。

发明内容

本说明书介绍概念，后文的细节描述中将做进一步的解释。本说明书不对权利要求主文材料中的关键技术特征或基本技术特征做出限定，也不对权利要求主文材料中的权利范围做出限制。酞菁铜薄膜通过溅涂或蒸发的方式制备而成，人们对它做了大量研究。但在薄膜的使用过程中，仍存在许多问题，其中包括因薄度引起的过低的击穿电压和制备复合薄膜的局限。

本发明公开了一种利用具有分散型导电粒子的有机和有机金属高介电材料改进电极和电流，及其改进的方法。一方面，所述介电材料包括至少一层包含有离域粒子、有机化合物、分散型金属离子的有机金属组合的基本连续相材料。

说明书附图

图1示出了电阻与电容的标准系统；

图2示出了酞菁铜晶体和低分子量物种之间形成的静电结合力；

图3示出了介电弛豫测量介电质材料介电常数的实部与虚部；

图4示出了可实现高电容的金属酞菁化学的单元结构；

图5示出了防止永久极化的电池类行为；

图6示出了使用1cm×1cm的可伐合金电极和含有35微米水平介电层的设备放电过程；

图7示出了9,000小时内的数据；

图8示出了标准模型的真实数据与拟合的数据；

图9示出了在高温环境（54℃）下充电、在室温环境下放电的材料更难于匹配；

图10示出了含有分散银粒子的单层设备和两层均含有分散银粒子的双层设备所测量到的电流曲线相互交叉；

图11示出了含有分散银粒子的单层设备和两层均含有分散银粒子的双层设备所测量到的电阻曲线相互交叉；

图12和13示出了集成电流的变化情况（mA-sec）；

图14示出了合并后的图。

详细说明

根据实施例所述，本技术方案中公开了一项或多项酞菁厚膜结构的试验研究结果，并且，成功开发了可充当具有存储电能功能的电容器的厚膜的制备方法，于是，超高储电电容器同时具有电容器和电池的属性。

本技术方案中公开了利用复合金属粒子以及嵌入在有机载体中的酞菁铜颗粒，来形成超高介电常数k、超高电容和长时间储电的能力（的方法）。添加金属分散体有助于形成显著充放电流。本技术方案中公开的一种或多种电容器，可通过将铜粒子与酞菁铜颗粒和/或银粒子与酞菁铜颗粒分散、混合于溶剂中，混合形成分散体再将混合溶剂印刷于载体上，来形成酞菁铜介电质。将具有分散金属粒子的酞菁铜介电质和分散金属粒子被施加在电容器的导电性固体电极或电容器的多孔电极以形成厚膜。具有分散金属粒子的酞菁铜厚膜和分散金属粒子同样可施加在一个具有分散金属粒子的酞菁铜和金属粒子制成的新型电极上，以增加加强充放电流。绿色介电质层可在室温至60-80℃的范围下时干燥和在150-200℃下的范围时选择性烧结形成连续涂层。如果必要的话重复准备步骤重复。在所述步骤中的酞菁介电质结构的底部施加顶电极。此方法的优势在于，大厚度的介电质层可用于提高电荷存储能力和增加介电质的电阻，而现有技术制得的酞菁铜介电质因其使用极薄介电质层而具有局限性，不允许大规模极化和电荷存储，且无法添加金属分散物质。通过添加金属粒子制备的是新型酞菁铜基电极，且所述新型电极是柔性的，并使膜可剪切和堆叠以形成具有更高电压的设备。

酞菁铜材料的化学属性可代表酞菁-金属化学领域，其使具有高介电常数的膜和设备可制。大量的酞菁金属化学材料适用。典型例如铜、铁、锌酞菁基化学材料。

在涂布和干燥的过程，可通过使用增塑剂和溶剂来影响的微晶的取向。乙基纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯树脂作为有机载体可得到良好的电压释放效果。使用萘烷溶剂时可以观察到更好的金属酞菁粒子的排列。同时适量添加二丙三醇加可激活更多偶极子从而获得更高的电容。添加分散形态的金属粒子可获得更高的充电电流。凭借表面积的作用，一种新型电极膜可通过影响电流流入，以增加有效电荷存储能力。释放膜底层的电极膜同样联合施加在酞菁金属膜上。所述联合施加后的膜可以进行模切、叠层并热压缩接合，以形成多层的电荷存储设备。

相关性简介

一组基于酞菁-金属和其相关设备的化学材料可存储极限量的电荷（远超过现有产品或已公开的技术）。材料性能稳定、无危险。工艺方法可靠，超高电容设备可重复获得（从比例从小到大）。表面积从1cm×1cm到30cm×10cm的设备均已被制成。所述应用方法是连续的，且可通过卷轴技术扩大。层数从1层到27层的设备均已被制成。化学元素可被定制使设备具有电容行为或用于制备具有双电容和电池行为的设备。

现有专利文献公开了非连续相高频酞菁金属化学材料。包含非连续相高频酞菁材料的设备无法获得高电容。由于化学材料的自然属性和弛豫机制，使酞菁化学材料无法在高频状态下有效存储电荷。因此，一旦频率升高，酞菁材料无法适用于非常高的介电常数或超高电量存储。

测试设备利用了酞菁金属化学材料，使单个4’’×12’’的设备上可存储多达15法拉电容。更具体的说是在一个3’’×3’’的挂片上存储4至8法拉的电容，最大可达到60伏特的峰值。电荷保持每小时衰减2伏特，而我们可做到每一天衰减1.2伏特。这是大约2至4密尔厚的单层做到的。

另一组酞菁-金属化学材料可在一个4密尔厚的单层上存储电荷并保持0.23伏特的电压12个月。酞菁金属化学材料为超高电量存储提供了一种途径。充电率和放电率被认为是改进的部分。这种改进，是通过使用厚膜而非使用薄膜获得的，并且这种非线性的改进通过添加金属分散体获得，调整电极的孔隙率也可改善性能。在电极区使用与介电质材料相匹配的多孔电极控制属性以提高放电率。

学术文献中公开的使用已知的半导体技术的薄膜酞菁材料沉积的基本导电机理（在其他领域）。学术研究公开了其中一些机理，但是远不足以实现本发明所述的高电容或点电荷存储，其主要原因是多数人思路受到既有知识的局限，认为越薄的介电质膜才能形成更大的电容量。这在酞菁材料领域几乎是不正确的。事实上反而是相反的。

根据具体实施方式，提供了基于化学物质的组合和结合厚膜的表面处理技术的技术。所述用于制备酞菁膜的新方法远优于现有专利文献中公开的。堆积电荷在5微米至250微米厚度的程度上，所述介电属性膜表现更佳。厚度范围使我们可以接受应用方法（包括绘图，喷涂，浸涂和其它）细小缺陷和变化。令人惊讶的，酞菁微晶必须是电连续的，材料可以在一个连续相内，膜的最佳厚度是微米级（非亚微米），多层次的基本不同的酞菁化学物质有助于延长半衰期（例如一层是酞菁铜材料，第二层是酞菁锌材料或酞菁铁材料的情形）和工艺技术对于增加电容和保持电量的存储是必要的。一些可激活弛豫机制具有化学和添加剂的依赖性。气压的控制与不控制（微粒和铜金属粒子的氧化）对导电性和电容的集聚有影响。同样的，一般来说，我们发现电阻的增加与化学性质相关。然而，如图1中所示基本属性，电容随着电阻的增加而减少。可观察到的趋势是电阻对着电压的增加而减少和电容随着电压的增加而增加。

介电质材料

介电材料是绝缘体，表现出极少或没有自由电子导电性。其结构包含分子、原子或离子和结合的电子。在复合材料中原子或分子可以被有序分组或形成晶体结构。如果自由电子可在室温下形成，则它们的浓度非常小。

在施有外部电场或电压的环境下，介电材料会极化以试图减少内部净场。极化率将取决于极化材料种类的流动性或其重新定向成偶极子的能力。几种不同的材料种类可有助于产生极化。

酞菁金属家族表现出非定域π电子。当酞菁铜微晶（以此为例）进入并接触电子后可长距离移动，并反映在一个净偶极的形成上，所述净偶极的大小取决于全部驻留在聚集体内部形成晶体或颗粒的小型偶极的矢量和。这种机制极大的有利于能量的存储。然而其弛豫时间快并且仅是短暂的现象。例如，这种属性如/在需要高电压的输送用途上是十分必要的。特殊的化学性可被设计成一个极小电流损的快速电压降。

一般而言，通过充电电流堆积在电极上的电荷阻止了作用在电介质内部和表面极化效应。当电极与负载连接，电流的流速只能与内部介电质放电极化的速率一致。

多数情况下，介电材料将与金属电极接触。在这种情形下，如果电极是换向电极，这意味着所述电极通过载体物质导电，并将进入介电质和扩散至其结构。如果电极是封闭的，多数情况如此，所述电极的电子载体无法扩散进入绝缘介质，同时额外的“电极极化”将会发生。这是典型的介电质充电容器。然而，酞菁-金属家族可搭载（本质型或通过斟酌的添加物获得的）化学添加物质，有助于形成大型电极极化，而电荷物质本身没有电子性。所述导电离子和阴离子物质的流动性低，使在电极上集聚的电荷衰变较慢。实际上，矫顽电场（电介质内）被加强，电极极化效应（也被称为空间电荷极化）同时增强，在这种情况下，有利于使用。

空间电荷极化还可在除电子以外的位置发生。空间电荷极化源自于累积电荷在带有对比导电物质的各介电层借口上的堆积。空间电荷极化是一种有效的电荷存储机制。我们所制的一些超级电容为多层结构，至少为2层，对比使用附有导电物质的酞菁层，不易从一层通过到下一层。例如，一层有丰富的酞菁铜，另一层有丰富的酞菁锌或者酞菁铁。这一效果可通过斟酌添加导电化学物质（具有较低的流动性）至这些金属Pc层被进一步改进。

更甚，所述化学物质有多种物质可斟酌添加至净极化机理，这些添加的化学物质可以是离子、阴离子、低分子量离子或阴离子物质。各物质的极化性、移动性和弛豫性可通过设计定制。可知，弛豫机制可存在极大的区别，因此可根据实际用途设定弛豫时间的快、慢。

电荷以介电材料介电常数的形式被写入，所述介电材料通过已充电的电容板、区域和电容板分离区域在电场内极化。

介电电容器的响应速率取决于介电材料中多种复合极化将会衰减的速率。介电质材料的泄露速率将取决于介电质中任何可能存在的电流泄露。

如图2所示，酞菁铜晶体和低分子量物质之间形成了静电结合力。进一步增加电荷存储量，且进一步使极性物质流通化和局部化，通过周围材料的空间位阻可减缓弛豫时间。

测量数据

如图3所示，介电质弛豫性的测量结果屈服于介电材料的介电常数的实部与虚部。测量结果显示了不同极化物质的存在。然而，受可用仪器频率范围的局限，同时仅有部分弛豫性可被研究。多数，不是全部，降低温度可减缓物质极化，许多研究通过频率与温度的函数关系测量了极化性或介电常数的变化，以评估相当部分的极化机制。

在低温下可进行高频范围的介电极化试验。升高的温度显示更低的弛豫频域。

这种方法在极化率不取决于温度的情况下可行。然而，如果极化率取决于温度，如多数情况，结果会变得含糊不清、难以描述。

最终，为研究电介质材料的关键且缓慢的极化进程，有必要使用可记录频率低于1Hz数据的设备。数据通常不准确，因此可用性不如预期。一些设备通过合理的修正可低至0.01Hz，但这对于测量扩散过程和电极极化过程仍是一个过高的频率。

最佳的测量方法是模拟介电质在使用时的性能，包括测量介电填充电容充放电电流。充放电流的时间多样性通过应用大量的指数函数来计算不同的弛豫过程。结果启示了极化过程的响应速率在电容器充放电过程中是变化的。测量数据同样屈服于能量的存储功能的存储因子和能量释放速率（缓变率）。所述方式，仅给出了快速进程的幅度（亚秒级），而不是衰变率或弛豫时间。

根据本发明所测量到的酞菁金属微晶制成的介电质膜的介电常数达到百万级。试验测得最高值大于10亿。下表1提供了一个示例介电常数是八百万（8 x 10⁺⁶）的介电质膜。具有标志性。

表1

酞菁金属化学材料

酞菁铜化学金属材料被公开（专利申请号No. 61/366,333，申请日2010年7月21日）用于形成高介电常数。酞菁化学材料中最具相关性质是这个化学家族的离域分子轨道的自然属性。然而，离域分子轨道是一个形成超高介电常数、长弛豫时间和超大能量存储的必要但不充分条件。如图4所示酞菁金属材料的结构块可实现高电容。

作为酞菁铜离域分子轨道的补充（例如），这取决于一些技术（溶剂、有机载体、惰性气体、化学添加剂、处理工艺（如偏压）和电极的表面区域）用于获得具有电池行为的超高电容器的可靠制备方法。如图5所示，来自于永久极化的电池属性可应用于所述膜，限制了电流的流出，但维持很长一段时间的持续的电流。

图6所示，一个1cm×1cm可伐合金电极的设备放电和包含一个35微米范围的介电质层。有机载体是乙基纤维素。

永久极化（长期存储化学物质）

使用以萘烷为溶剂的酞菁铜化学材料制备的1cm×1cm设备的放电。该溶剂由于电流环的固有化学属性，可用于润湿酞菁金属颜料。厚度是40微米。膜通过涂刷成型。使用以萘烷为溶剂的酞菁铜化学材料制备的1cm×1cm设备的放电。一个60微米的设备可存储电荷达12个月。9000小时数据绘制如图7所示。电压在15个月后是0.23伏特。

作为电压与时间之间关系的发现。这主要来源于电极周围电荷的消耗。因此，一些偶极子的缓慢再定向连同导电物质的扩散，有助于电荷的堆积。

增塑剂与溶剂用于影响晶体在涂布和干燥过程中的取向。更好的电压释放结果是通过利用乙基纤维素作为有机载体得到的。更好的酞菁技术颗粒排列是通过利用萘烷溶剂得到的。另外适当加入三丙二醇可激活更多的偶极子，从而获得较高的电容。随后，通过添加金属分散粒子可获得更高的充电电流。最后电极的孔隙率可影响电流，凭借表面区域的增加从而有效增加电荷的存储能力。

弛豫时间示例

一个早期的化学案例中，预先添加可增加永久电压和降低泄露速率的物质，电压弛豫数据可从下式获得：

表2中显示了结果。真实数据与拟合数据基于图表8给出的模型。显示了（+27℃）的数据和（-27℃）的数据，并建立了模型。一个有趣的结果是，室温下和较低环境温度下会分别有0.33伏特和0.9伏特的永久残余电压。这证明了电容器的电池行为源自残余电压。

如图表9所示，高温下（+54℃）充电的材料和室温下放电的材料更难被拟合。

快速过程是：τ¹=4秒 电压1=0.5伏特

中间过程可以被分割成两个过程：

Τ^2a=100秒 电压2=0.4伏特

Τ^2b=2500秒 电压2b=1.1伏特

实际上，另一个弛豫机制在高温充电时触发，然后室温放电是终止。

至少有两个弛豫时间表征了快速和慢速过程。快速过程中的弛豫时间不取决于温度。慢速过程中的弛豫时间与温度之间的关系可测（其活动热量大约125kcal/mol），与扩散过程近似。

在室温下，相较于相同的充电条件Voi波幅的差异更大，这表征了三个过程相互渗透，（例如，扩散过程会使永久或长时间电压降低，极化或电子化的过程同样也会使电压降低或短路。）

在其他化学试验中，我们添加化学物质以驱动三个或四个弛豫机制。这些实施例是关于我们是如何使设计一个放电时有弛豫效应的高介电质电容变为可能，且改变内部泄露、强化极化和可见净电容的各添加物质均具有明显区别特征。适量的加入三丙二醇可激活更多的偶极子，因而获得更高的电容。

将金属粒子分散成分散粒子的酞菁金属基化学物质的电荷和电流测量

酞菁金属基化学物质可使非电池、电容的存储设备表现出电池和电容属性。酞菁金属基化学物质是充电存储设备的第一新分类，电容或电池科技的延伸都不是线性的，也不直观。

酞菁金属基化学物质在低电压下呈现出更高的电阻。金属介电质内部分散形态金属粒子的添加，使介质内部产生磁场梯度。外部加强磁场被拆分成低梯度磁场。金属粒子间的磁场梯度低于适应于外部电极的主磁场。实际上，分散粉末作为介电质内部的微型电极，加强了粒子间介电质材料的电阻性。

如果在电介质钛酸钡中添加相同的金属粉末粒子，电容会由于电场梯度的下降而降低。然而，分散金属粉末的添加则会降低所述梯度并增加两种金属粉末之间的有效电阻，这对于酞菁金属基化学物质十分有益。这与固有理解不同。因此，以酞菁金属化学材料为基础的电荷存储设备的性能反增不减。表格中显示了一种通过添加介电质内部的分散银材料制备的酞菁金属基设备。这种组合显示了流入和释放电流的增强。下表2显示了一种酞菁金属晶体和金属分散体。

表2

在本化学材料中，图10显示了单层测得电流和两个相互堆叠的设备测得的电流。这是一个相较于不包含金属粒子的介电复合材料高出很多的电流。这里所表现的属性区别于两个电容器堆叠或将他们串联所具有的。

非线性行为示例

如果将十个本发明中的酞菁金属设备串联，同时串联十个电池和十个超级电容器作为对比，我们的设备可存储单个设备一百倍的电能，串联电池可存储单个设备十倍的电能，而超级电容与单个设备存储的电能没有增加（但电压是单个设备的10倍）。因此，电压增加时，酞菁金属基化学材料在能量存储和动力传递上更具优势。

作为电荷存储示例，将三种不同设备串联。各设备均具有一个50微米厚的介电层。设备有效存储区域是3in×3in。

夹紧组装设备（可选），并以12V供电充电。在电容器充电过程中测量电流。电流和时间（列于下表3中）用于计算电荷。

串联电容器表现电池行为而不是3个电容器串联的叠加，这个发现是相当有意义的。这个电压使加添在3各电容器之间的。每个电容器显示9.5F电荷每层的净摄入。

表3

集成电流：电解电容器与酞菁金属电容器的比较

一个1000mF电解电容器通过负载充放电。图表12和13中显示了两个设备集成电流变化情况（mA-sec）和对比情况。图表14为两图合并后的情况。图中显示了按照本发明所述方法，利用粉状颜料制得的设备和利用酞菁金属微晶化学物质制得的设备之间大电荷存储能力之间的比较。

多孔电极

一个具有金属分散介质的介电组合使用了下表4的配方。一个铜扩孔电极根据下表5中组合利用的PMMA或乙基纤维素制成。

表4

表5

将多孔电极施加在2mil的铜箔上，并干燥。随后，将介电质组合施加在膜的顶层，并干燥。一种存储设备利用此方法制备。吸入和释放的电流极大的取决于微孔以及介电质和电极材料之间的交互作用。

在其他方式中，将电极材料施加于硅处理的聚脂薄膜上。电极材料被分散和干燥。随后将介电质组合施加于膜的顶层，并干燥。联合应用制成的膜从硅处理的聚脂薄膜上分离。随后，膜被切割、叠加形成多层设备。聚甲基丙烯酸甲酯加热下可流动，这样，当联合应用制成的膜堆叠后，经过热压处理，在此过程中，聚甲基丙烯酸甲酯的流动实现了各叠层间的电子交换。此方法可制备4至20层的设备。

在一个具体例中，电极材料使一个含有10%化学材料A和90%化学材料B的混合物，两者共同应用在电极膜上。膜以近似的方式冲切，用于制备多层电荷存储设备。

本发明中公开的许多改进和其他实施例的详尽解释，对本领域的技术人员具有启示性，本公开涉及前述描述与相关图表同样具有启示作用。因此，可以理解，公开主体不限于公开实施例中所举例，本领域技术人员在阅读了本发明后作出的修改，被认为仍在权利要求书的范围内。虽然这里利用了具体术语，但仅以一般性和描述性的意义而被使用，而不是出于限制的目的。

可以理解，本发明公开主体的细节，可被不超范围的修改。进一步，前述描述的目的仅在于例句，而不是出于限制的目的。

本发明涉及的一种新型介电质材料利用了如下现有工业材料：巴斯夫（万达利亚II）Heliogen Blue L6955酞菁铜蓝颜料、巴斯夫（万达利亚II）Heliogen Blue L6905酞菁铜蓝颜料、巴斯夫（万达利亚II）Heliogen Blue L7101酞菁铜蓝颜料、Acros Organics含95%ca的酞菁铜、Culox Technologies Inc.2微米铜金属粉末、Acros Organics酞菁铁和酞菁锌、Alfa Aesar (a Johnson Mathey公司，沃德山，马萨诸塞州)三丙二醇甲醚、TechnicInc（工程粉末部）银粉末、璐彩特国际（库多瓦，田纳西州）丙烯酸树脂、AtlanticEquipment Engineering（伯根菲尔德，新泽西州）钛酸钡、Acros Organics99%邻苯二甲酸二辛酯、伊士曼（田纳西州）十二醇酯、LabChem（匹兹堡，宾夕法尼亚州）异丙醇。

Claims (21)

1.一种介电材料，包含：

至少一个材料层包含：

基本连续相有机金属粒子、和有机粘合剂成分、和分散型导电粒子；

其特征在于所述有机金属粒子组合形成堆叠的有机金属分子；

所述有机金属粒子呈结晶状；

且分散型导电粒子至少包含一种通过有机金属分子堆叠形成的有机金属晶体；

所述材料层包含第二种分散型的介电材料；所述介电材料至少包括两层，每层均由基本连续相有机金属粒子的一种或多种材料组成；其中所述至少包括的两层，进一步还包含一个分散在每个至少包括的两层内部的导电层。

2.根据权利要求1所述的一种介电材料，其特征在于：所述有机金属分子化学上由多种具有离域电子的有机分子的金属络合物组成。

3.根据权利要求1所述的一种介电材料，其特征在于：大量的所述有机金属粒子是电连接的。

4.根据权利要求1所述的一种介电材料，其特征在于：所述有机金属粒子包含酞菁-金属粒子。

5.根据权利要求4所述的一种介电材料，其特征在于：所述酞菁-金属粒子是酞菁铜、酞菁锌、酞菁镁、酞菁镍、酞菁铅、酞菁铁中的一种或多种。

6.根据权利要求4所述的一种介电材料，其特征在于：有机金属粒子呈结晶状，且至少包含一种通过酞菁金属分子叠加形成的酞菁金属晶体。

7.根据权利要求1所述的一种介电材料，其特征在于：所述第二种分散型的介电材料中的分散型导电粉末是铜、银、钛、铬、锰、铁、钴、镍、锌、铝、锆、钼、金、钨、活性碳、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。

8.根据权利要求7所述的一种介电材料，其特征在于：所述第二种分散型的介电材料是钛酸钡、铁电体、氧化铝、二氧化硅、活性硅、铝硅酸盐和沸石的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的一种介电材料，其特征在于：所述有机金属粒子包括一个第一类型有机金属粒子和一个第二类型有机金属粒子。

10.根据权利要求9所述的一种介电材料，其特征在于：至少一个材料层包含一个第一层和第二层，所述第一层包含第一类型有机金属粒子，所述第二层包含第二类型有机金属粒子。

11.根据权利要求10所述的一种介电材料，其特征在于：所述第一层包含一个混合有第一类型和第二类型的有机金属粒子，所述第二层包含一个混合有第一类型和第二类型的有机金属粒子，所述第一层包括的第一类型有机金属粒子多于第二类型有机金属粒子，所述第二层包括的第二类型有机金属粒子多于第一类型有机金属粒子。

12.根据权利要求1所述的一种介电材料，其特征在于：第一层和第二层中的至少一层包含一种以分散形式存在的分散型介电材料，其中所述第二种分散型的介电材料选自铁电体、氧化铝、二氧化硅、活性硅、铝硅酸盐、硅铝酸盐以及沸石的一种或多种。

13.根据权利要求1所述的一种介电材料，其特征在于：所述介电材料施加在一对间隔开的电极之间，以存储电荷。

14.根据权利要求13所述的一种介电材料，其特征在于：所述电极包含的导电材料是合金、碳基导体、石墨、活性炭、碳纳米管、导电聚合物和掺有碳基导体和金属的有机聚合物、及其组合的一种或多种。

15.根据权利要求13所述的一种介电材料，其特征在于：包含导电材料的所述电极是多孔的。

16.根据权利要求15所述的一种介电材料，其特征在于：所述有机粘合剂的成分包含一种树脂和增塑剂、润湿剂和高介电常数基团。

17.根据权利要求16所述的一种介电材料，其特征在于：所述树脂包含有机聚合物，所述有机聚合物包含甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、氰基丙烯酸酯、乙基纤维素、硝基纤维素、环氧树脂、聚氨酯、硅树脂、聚酰亚胺以及其中一种或多种组成的聚合物中的一种或多种。

18.根据权利要求16所述的一种介电材料，其特征在于：改性树脂包含邻苯二甲酸酯，氰基丙烯酸酯低聚物，聚乙二醇，三乙二醇和甘油。

19.一种介电材料的制备方法，包含：

在溶剂中分散有机金属粒子和导电粒子；

利用分散的有机金属粒子和导电粒子制备一层介电材料，所述有机金属粒子呈基本连续相，且包含堆叠的有机金属分子和以分散形式存在的导电粒子；

所述有机金属粒子呈结晶状，且至少包含一种通过有机金属分子堆叠形成的有机金属晶体；

进一步包含在成膜过程中对介电材料层施加电场偏压的步骤；

将电极置于所述介电材料的相对侧；

通过对电极施加机械力的方式对介电材料施加压力，和/或加热介电材料。

20.根据权利要求19所述的一种介电材料的制备方法，进一步包含介电材料层的干燥步骤。

21.一种用于将多电荷存储装置叠加在包含权利要求13所述介电材料的装置中的方法，介电材料包含至少一层基本连续相材料层，所述材料层包含具有离域电子的有机成分和分散形式的导电粒子的组合；叠加方法包括将多种存储设备串联。