CN107592939B - 储能器件及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种储能器件，其包括第一电极，第二电极、设置在所述第一和第二电极之间的固体多层结构。所述固体多层结构可以与所述第一电极和第二电极接触。固体多层结构可以包括平行于所述电极布置的层，该层具有序列(A‑B)m‑A，其中A是绝缘层，B是包含在绝缘体基体中具有导电纳米颗粒的微分散体的胶状复合材料的极化性层，m是大于或等于1的数。层A可以具有至少约0.05伏/纳米(nm)的击穿电压，并且层B可以具有至少约100的介电常数。

Description

储能器件及其生产方法
技术领域
本申请要求于2016年4月4日提交的美国临时申请No.62/318134的权益，通过引用将其全部内容并入本文。
背景技术
电容是一种无源电子部件，其用于储存静电场形式的能量，包括被电介质层分隔的一对电极。在两个电极之间存在电势差时，在电介质层出现电场。该电场储存能量，理想的电容的特征在于一个单一的固定电容值，其是每个电极的电荷与它们之间的电势差之比。实际上，少量的泄漏电流会流过电极之间的该电介质层。电极和引线产生相应的串联电阻，引起击穿电压的电场强度会对电介质层产生限制。最简单的储能器件包括被具有介电常数ε的电介质层分隔的两个并联电极，每个电极具有面积S并且相互分开距离d。电极被认为均匀地扩展为面积S，可以用以下的公式表示表面电荷密度：±ρ＝±Q/S。由于电极的宽度比间隔(距离)d大很多，接近电容中心的电场相当于量级E＝ρ/ε。用电极之间的电场的线性积分定义电压。理想的电容的特征在于：如果用以下公式(1)定义固定电容量C，
C＝Q/V (1)
则面积越大则电容量越大，距离越大则电容量越小。因此，用高介电常数的材料制作的器件具有最大的电容量。
被认为具有击穿电场强度Ebd的特征电场是使电容中的电介质层变得导电的电场。这时产生的电压被称为器件的击穿电压，由电极之间的介电强度和间隔的乘积给出。
Vbd＝Ebdd (2)
电容所储存的最大容积的能量密度受限于与～ε·E2 bd成正比的值，其中，ε是介电常数，Ebd是击穿电场强度。因此，为了提高电容所储存的能量，必须提高电介质的介电常数ε和击穿电场强度Ebd。
在高电压应用下，需要使用更大的电容。有一些因素可以显著地降低击穿电压。在这些应用中导电电极的几何形状是重要的。特别地，尖锐的边缘或尖端会局部地极大提高电场强度并且能够导致局部击穿。一旦在任意一点开始局部击穿，则击穿会很快地“铺满”整个电介质层，直到到达相反电极而引起短路。
一般如下地产生电介质层的击穿。电场的强度高到使介电材料的自由电子从原子游离，使它们将电流从一个电极传导到另一个电极。在半导体器件中会观察到存在于电介质中的杂质或结晶结构的缺陷能够造成雪崩击穿。
电介质材料的另一个重要的特征是介电常数。不同种类的电介质材料被用于不同类型的电容，包括陶瓷、聚合物膜、纸质、以及电解质电容。最广泛使用的聚合物膜材料是聚丙烯和聚脂。一个重要的技术课题是提高介电常数，它使得提高体积能量密度。
用掺杂了磺化十二烷基苯(DBSA)的聚丙烯酸(PAA)的水分散体中的苯胺的原位聚合合成了一种超高介电常数的聚苯胺合成物，PANI-DBSA/PAA(参见Chao-Hsien Hoa等，“High dielectric constant polyaniline/poly(acrylic acid)composites preparedby in situ polymerization”，Synthetic Metals 158(2008),pp.630–637)。水溶性PAA起到聚合物稳定剂的作用，保护PANI颗粒不会宏观聚集。包含30％重量的PANI的合成物获得非常高的介电常数约2.0×105(1kHz时)。以前研究了PANI含量对合成物的形态学上的、电介质的、电气特性的影响。在频率范围0.5kHz～10MHz下，分析了介电常数的频率依赖性、介电损耗、损耗因数、电气系数。SEM扫描电镜图显示出含有很多纳米级的PANI颗粒的高PANI含量(即20％重量)的合成物均匀分布在PAA基质中。高介电常数是由于PANI颗粒的小电容的总和。该材料的缺点是有可能在电场下出现至少一个连续导电路径的渗透和形成，并且在电场增加的情况下，有概率会进一步发展。在至少一个连续路径(途径)穿过形成于电容的电极之间的相邻的导电PANI颗粒时，会降低该电容器的击穿电压。
通过分散聚合制备了用水溶性聚合物、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)[聚(1-乙烯基吡咯烷-2-酮)]稳定了的胶体聚苯胺颗粒。通过动态光散射确定了平均粒径为241±50nm(参见Jaroslav Stejskal和Irina Sapurina，“Polyaniline：Thin Films and ColloidalDispersions(IUPAC Technical Report)”，Pure and Applied Chemistry，第77卷，No.5，第815-826页(2005))。
通过一种简单的基于溶液的自组装方法来制造掺杂了苯胺低聚物的单晶体(参见Yue Wang等,“Morphological and Dimensional Control via Hierarchical Assemblyof Doped Oligoaniline Single Crystals”,J.Am.Chem.Soc.2012,134,pp.9251-9262)。详细的机械学研究表明在一维(1-D)的纳米纤维那样的结构能够聚合为高等级结构的地方，可以通过“自底向上”的分层组装来生产不同形态和维数的晶体。通过控制晶体的成核以及掺杂的低聚物之间的非共价相互作用，能够得到各种各样的结晶纳米结构，包括一维的纳米纤维和纳米线、二维的纳米带和纳米片、三维的纳米板、层叠片、纳米花、渗透网、空心球、绞线圈。与基于形状的结晶度那样的所关注的结构性能关系一样，这些纳米级的晶体与它们的成块体相比显示出较强的导电性。进而，专业研究表明通过监控分子溶剂作用，能够很大地预测这些结构的形态和维数并使其合理化。通过使用掺杂的四价苯胺作为模型系统，本文所述的结果和策略能够提供一种对有机材料的形状和大小的控制的普通方法。
已知一种基于多层结构的能量储存器件。该能量储存器件包括第一和第二电极、具有阻断层和电介质层的多层结构。第一阻断层被配置在第一电极和电介质层之间，第二阻断层被配置在第二电极和电介质层之间。第一和第二阻断层的介电常数都单独地大于电介质层的介电常数。图1表示一种典型的设计，其包括电极1、2、具有由电介质材料(3、4、5)构成并被阻断材料的层(6、7、8、9)分隔的多层结构的实施例。阻断层6和9被对应地配置在电极1和2的附近，其特征在于介电常数高于电介质材料的介电常数。该器件的缺点在于与电极直接接触的高介电常数的阻断层可能导致能量储存器件的破坏。基于合成物材料并且包含可极化颗粒(例如PANI颗粒)的高介电常数的材料有可能出现渗透现象。所形成的层的多晶结构在晶粒之间的边界具有多个复杂的化学键。在所使用的高介电常数的材料具有多晶结构时，有可能沿着晶粒的边界发生渗透。已知的器件的另一个缺点是对所有层进行真空沉积是一个昂贵的制造工序。
电容器作为能量储存器件相对于电化学能量储存设备例如电池具有公知的优点。与电池相比，电容器能够以非常高的能量密度即充电/放电速率来储存能量，具有长生命期而很少退化，并且能够充电和放电(周期性)数十万乃至数百万次。然而，电容器经常并不如电池那样小体积或轻重量地、或者低能量储存成本地储存能量，使得电容并不适合于一些应用，例如电动汽车。因此，需要一种能量储存技术的改进来提供高容量、大能量储存密度、以及低成本的电容器。本发明所要解决的问题是：进一步提高电容器的容量和所储备的能量的质量密度，同时降低材料和制造工序的成本。
发明内容
本发明提供一种储能器件(例如电容器)及其制造方法。本发明的储能器件可以解决与一些储能器件相关联的进一步增加储存能量的容量和质量密度的问题，同时降低材料和制造过程的成本。
一方面，电容器包括第一电极、第二电极、设置在所述第一电极和第二电极之间的固体多层结构。所述电极是平面的并且彼此平行定位，并且所述固体多层结构包括平行于所述电极设置的层，并具有以下顺序：(A-B)m-A，其中A是绝缘层，B是包含在绝缘体基体中具有导电性纳米颗粒的微分散体的极化性层，数目m≥1。在某些情况下，m可以大于或等于1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、100、200、300、400、500、或1000。在一些实例中，m为1～1000、1～100、或1～50。电极可以几乎或基本上彼此平行。电极也可以不是平行配置的。
另一方面，电容器的制造方法包括：(a)制备作为电极之一的导电性基板，(b)形成固体多层结构，(c)在所述多层结构上形成所述第二电极，其中形成所述多层结构的步骤包括施加绝缘层和极化性层的交替步骤或层的共挤出步骤。
另一方面，电容器的制造方法包括在两个电极上涂覆绝缘层，以及在电极之一上涂覆多层结构，其中第二电极与多层结构层叠。
对于本领域技术人员来说，本发明的其他方面和优点将从以下详细说明中变得显而易见，但仅示出和描述了本发明的说明性实施例。应该认为本发明能够具有其他和不同的实施例，并且在不脱离本发明的情况下，能够在各种明显的方面对其细节进行修改。因此，附图和描述在本质上被认为是说明性的，而不是限定性的。
交叉引用
本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请通过引用并入本文，其程度如同每个单独的出版物、专利或专利申请被具体和单独地指明通过引用而并入。
附图说明
在所附权利要求中具体阐述本发明的新颖性特征。通过参考下面的详细描述、详细描述了使用本发明的原理的说明性实施例及其附图，能够更好地理解本发明的特征和优点：
图1示意性地示出了基于本发明的一些实施例的储能器件。
图2示意性地示出了基于本发明的一些实施例的另一个储能器件。
具体实施方式
虽然本说明书已经示出和描述了本发明的各种实施例，但显而易见的是，这些实施例只是向本领域技术人员提供示例。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员可以想到许多变化、变形和替换。应当理解，可以采用本文描述的本发明的实施例的各种替代方案。
本发明提供一种如电容器那样的储能器件。在本发明的一个实施例中，绝缘层是结晶的。绝缘层可以由包括单晶材料、分批结晶(batch crystal)材料的任何适合的结晶材料、或无定形材料制成。取决于应用，绝缘电介质材料的介电常数εins可以在宽范围内。绝缘层包括特征在于具有大于4eV的带隙和大于约0.001伏(V)/纳米(nm)、0.01V/nm、0.05V/nm、0.1V/nm、0.2V/nm、0.3V/nm、0.4V/nm、0.5V/nm、1V/nm或10V/nm的击穿场强度的材料。极化性层的材料具有可以为宽范围内的介电常数εpol。在某些情况下，εpol至少为约100、200、300、400、500、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000、10000或100000。
对于本发明，根据所使用的材料和制造工序，固体绝缘电介质层可以在介于非晶态和结晶固体层的范围内具有不同的结构。在本发明的电容器的一个实施例中，绝缘层包括选自氧化物、氮化物、氮氧化物和氟化物的材料。在本发明的电容器的另一实施例中，绝缘层包括选自SiO2、HFO2、Al2O3、Si3N4的材料。在本发明的电容器的一个实施例中，绝缘层包含一般结构式I的改性有机化合物：{Cor}(M)n，其中Cor是具有共轭π系统的多环有机化合物，M是修饰官能团，n是修饰官能团的数目，其中n大于或等于1。在本发明的另一个实施例中，多环有机化合物选自低聚苯基、咪唑、吡唑、苊、三嗪、阴丹酮，并具有选自表1中给出的结构1～43的一般结构式。
表1.用于绝缘层的多环有机化合物的例子
Figure GDA0002363813060000061
Figure GDA0002363813060000071
Figure GDA0002363813060000081
Figure GDA0002363813060000091
Figure GDA0002363813060000101
Figure GDA0002363813060000111
Figure GDA0002363813060000121
在本发明的另一个实施例中，修饰官能团选自烷基、芳基、取代烷基、取代芳基及其任意组合。改性官能团在制造阶段提供有机化合物的溶解性，并且向电容器的固体绝缘层提供额外的绝缘性能。在本发明的另一个实施例中，绝缘层包括选自氟化烷基、聚乙烯、凯夫拉(kevlar)、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、聚丙烯、氟化聚丙烯、聚二甲基硅氧烷的聚合材料。在本发明的另一个实施例中，绝缘层包括基于水溶性聚合物而形成的聚合物材料，其选自表2中给出的结构44～49。
表2.用于绝缘层的水溶性聚合物的例子
Figure GDA0002363813060000141
Figure GDA0002363813060000151
Figure GDA0002363813060000161
在本发明的另一个实施例中，绝缘层包括基于可溶于有机溶剂的聚合物而形成的聚合材料，其选自表3中给出的结构50至55。
表3.用于绝缘层的溶于有机溶剂的聚合物的例子
Figure GDA0002363813060000162
Figure GDA0002363813060000171
其中，所述修饰官能团R1和R2独立地选自烷基、芳基、取代烷基、取代芳基及其任意组合。
在本发明的一个实施例中，极化性层是结晶的。在本发明的一个实施例中，极化性层包括导电低聚物的纳米颗粒。在本发明的另一个实施例中，导电低聚物的纵线大致垂直于电极表面地导向。在本发明的一个实施例中，导电低聚物选自对应于表4所示的结构57至63之一的以下结构式。
表4.用于极化性层的导电低聚物的例子
Figure GDA0002363813060000172
Figure GDA0002363813060000181
其中，X＝2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、或12。在本发明的电容器的另一个实施方式中，极化性层包括低分子量的导电聚合物的导电纳米颗粒。在本发明的另一个实施方式中，低分子量导电聚合物包含表4所示的结构57～63之一的部分体(moiety)。在所述电容器的另一个实施方式中，导电低聚物还包括取代基团，其由以下的一般结构式II所描述：
(导电低聚物)-Rq (II)
其中，Rq是取代基团的组，q是组Rq中的取代基团R的数目，可以为q＝0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、或10。在本发明的电容器的进而另一个实施方式中，取代基团R独立地选自烷基、芳基、取代烷基、取代芳基、以及它们的任意组合。在本发明的电容器的进而另一个实施方式中，绝缘体基体材料选自聚(丙烯酸)(PAA)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)(PVP)、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)[P(VDF-HFP)]、包括乙丙橡胶(EPR)和乙烯丙烯二烯单体(EPDM)在内的乙烯丙烯聚合物、以及如二甲基二氯硅氧烷、二甲基硅烷二醇和聚二甲基硅氧烷那样的硅橡胶(PDMSO)。这些化合物也用作稳定剂，保护导电纳米颗粒使其不会宏观聚集。本发明的储能器件的电极可以由任意合适的材料制成，包括但不限于Pt、Cu、Al、Ag、Au、Ti、W、Zn、Ni或低熔点合金。在本发明的一个实施例中，绝缘层的厚度(dins)、极化性层的厚度(dpol)、绝缘层的击穿电场强度(Eins)、极化性层的击穿电场强度(Epol)满足以下关系：dins<dpol、Eins>Epol。
在本发明的另一个实施例中，电极由铜制成，数目m等于1，绝缘层A的介电材料为聚乙烯，极化性层B的材料为微分散体PANI-DBSA/PAA，其在十二烷基苯磺酸盐(DBSA)的参与下在聚丙烯酸(PAA)的水分散体中使用苯胺的原位聚合合成而成，复合材料中的PANI与PAA的比例大于或等于20重量％，绝缘层的厚度为dins＝25nm，极化性层的厚度为dpol＝10mm。在本发明的另一个实施例中，电极由铜制成，数目m等于1，绝缘层A的电介质材料是聚乙烯，极化性层B的材料是用聚(N-乙烯基吡咯烷酮)(PVP)稳定了的胶体PANI分散体，绝缘层的厚度为dins＝25nm，极化性层的厚度dcond为50μm。在本发明的另一个实施例中，极化性层包括选自十二烷基苯磺酸盐(DBSA)、聚氧乙烯二醇烷基醚、聚氧丙烯二醇烷基醚、聚氧乙烯二醇辛基苯酚醚、聚氧乙烯二醇脱水山梨醇烷基酯、脱水山梨糖醇烷基酯、叔丁基二甲基氧化胺的表面活化剂。
本发明还提供制造如上所述的电容器的方法。在本发明的该方法的一个实施例中，形成多层结构的步骤(b)包括施加绝缘材料的溶液和施加极化性材料的溶液的交替步骤，其中在两个施加步骤之后都具有一个干燥步骤，以形成固体绝缘层和极化性层，重复进行交替步骤直到多层结构的形成完成，并且绝缘层形成为第一层和最后层而与电极直接接触。在本发明的该方法的另一个实施例中，形成多层结构的步骤(b)包括施加绝缘材料的熔体和施加极化性材料的熔体的交替步骤，其中在两个施加步骤之后都具有一个冷却步骤，以形成固体绝缘层和极化性层，重复进行交替步骤直到多层结构的形成完成，并且绝缘层形成为第一层和最后层而与电极直接接触。在本发明的该方法的另一个实施例中，形成固体多层结构的步骤(b)包括以下步骤：将依次包含交替的极化性材料和绝缘电介质材料的层的组共挤出(coextrusion)到基底上，然后干燥以形成固体多层结构。在本发明的该方法的另一个实施例中，形成固体多层结构的步骤(b)包括对依次包含交替的极化性材料和绝缘电介质材料的熔体的层的组进行共挤出(coextrusion)的步骤，然后是冷却直到形成固体多层结构的步骤。本发明还提供制造如上所述的电容器的方法，其包括以下步骤：(d)在两个电极上涂覆绝缘层，以及(e)向一个电极上涂覆多层结构，并且将第二电极压层到多层结构。
例子1
图1示出了本发明的包括电极1、电极2、以及固体多层结构的储能器件的实施例，并且固体多层结构包括被一个极化性层(5)分离的绝缘电介质材料(3和4)的两个绝缘层。在本发明的该实施例中，使用在十二烷基苯磺酸盐(DBSA)的参与下在聚丙烯酸(PAA)的水分散体中利用苯胺的原位聚合而合成的聚苯胺、PANI-DBSA/PAA的复合材料作为极化性层的材料，使用聚乙烯作为绝缘电介质材料。绝缘层的厚度dins＝2.5nm。电极10和电极11由铜制成。聚乙烯的介电常数等于2.2(即εins＝2.2)。聚苯胺、PANI-DBSA/PAA的复合材料的介电常数εpol等于100000，具有分子导电性的导电层的厚度为dpol＝1.0mm。
例子2
图2示出了本发明的储能器件的实施例，其包括电极6和电极7，并且固体多层结构包括交替的绝缘层和极化性层，并且其中绝缘电介质材料(11、12、13、14)的层被极化性层(8、9、10)分离。在本发明的该实施例中，将PANI-DBSA/PAA复合材料用作极化性层的材料，将聚乙烯用作绝缘电介质材料。绝缘层的厚度dins＝2.5～1000nm。电极6和电极7由铜制成。聚乙烯的介电常数等于2.2(即εins＝2.2)，厚度为1毫米的击穿电压Vbd＝40千伏。在一个实施例中，极化性层的材料是介电常数εpol等于100000的聚苯胺(PANI)/聚(丙烯酸)(PAA)的复合材料。在本例中，极化性层的厚度dpol＝1.0～5.0mm。
虽然已经参考特定的优选实施例详细描述了本发明，但是本发明所属领域的普通技术人员将会理解，在不脱离权利要求书的精神和范围的情况下，可以进行各种修改和增强。
虽然本说明书已经示出和描述了本发明的优选实施例，但显而易见的是，这些实施例只是向本领域技术人员提供示例。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员将会想到许多变化、变形和替换。应当理解，本说明书所述的本发明的实施例的各种替代方案可用于实施本发明。以下的权利要求旨在限定本发明的范围，并且涵盖处于这些权利要求及其等同物的范围内的方法和结构。

Claims (31)

1.一种电容器，其特征在于，包括：
第一电极；
第二电极；
设置在所述第一电极和所述第二电极之间的固体多层结构，其中
所述固体多层结构与所述第一电极和所述第二电极接触并且包括平行于所述第一电极和所述第二电极设置的层，其中所述固体多层结构具有层序列(A-B)m-A，其中A是绝缘层，B是极化性层，其包括在绝缘体基体中具有导电性纳米颗粒的微分散体的胶状复合材料，m为大于或等于1的数，
A具有每纳米(nm)至少0.05伏(V)的击穿电压，
B具有至少100的介电常数。
2.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，
至少一个绝缘层是结晶的。
3.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，
A具有至少0.5V/nm的击穿电压。
4.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，
所述绝缘层包括氧化物、氮化物、氮氧化物和氟化物的材料。
5.根据权利要求4所述的电容器，其特征在于，
所述绝缘层包括SiO2、HFO2、Al2O3或Si3N4的材料。
6.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，
所述绝缘层包含通式I的改性有机化合物：
{Cor}(M)n (I)
其中Cor是多环有机化合物，每个M独立地是修饰官能团，n是修饰官能团的数目，其大于或等于零。
7.根据权利要求6所述的电容器，其特征在于，
所述多环有机化合物具有选自结构1至43的任意一个结构。
Figure FDA0002317731180000021
Figure FDA0002317731180000031
Figure FDA0002317731180000041
Figure FDA0002317731180000051
Figure FDA0002317731180000061
Figure FDA0002317731180000071
8.根据权利要求6所述的电容器，其特征在于，
修饰官能团选自烷基、芳基、取代烷基和取代芳基中的任意一个结构。
9.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，
所述绝缘层包含氟化烷基、聚乙烯、凯夫拉(kevlar)、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、聚丙烯、氟化聚丙烯和聚二甲基硅氧烷的化合物。
10.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，
所述绝缘层包括具有选自结构44至49中的任意一个结构的材料。
Figure FDA0002317731180000081
Figure FDA0002317731180000091
11.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述
绝缘层包括具有选自结构50至55中的任意一个结构的材料：
Figure FDA0002317731180000101
其中每个R1和R2独立地选自烷基，芳基，取代烷基和取代芳基中的任意一个结构。
12.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，
至少一个极化性层是结晶的。
13.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，
所述导电性纳米颗粒包含导电低聚物。
14.根据权利要求13所述的电容器，其特征在于，所述导电低聚物的纵轴与电极表面垂直地指向。
15.根据权利要求13所述的电容器，其特征在于，所述导电低聚物具有结构57至63中的任意一个结构：
Figure FDA0002317731180000111
Figure FDA0002317731180000121
其中X＝2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12。
16.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，
所述导电性纳米颗粒包含低分子量的导电聚合物。
17.根据权利要求16所述的电容器，其特征在于，
所述低分子量的导电聚合物包含对应于结构57至63的任意一个的单体：
Figure FDA0002317731180000131
Figure FDA0002317731180000141
其中X＝2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12。
18.根据权利要求13所述的电容器，其特征在于，
所述导电低聚物具有下式：
(导电低聚物)-Rq (II)
其中Rq是取代基，q是大于或等于零的数。
19.根据权利要求18所述的电容器，其特征在于，
每个R独立地是烷基、芳基、取代烷基或取代芳基。
20.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，
所述绝缘体基体包括：聚(丙烯酸)(PAA)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)(PVP)、聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)[P(VDF-HFP)]、乙烯丙烯聚合物和硅橡胶(PDMSO)中的一个或多个。
21.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，
至少一个电极包括Pt、Cu、Al、Ag、Au、Ti、W、Zn、Ni或低熔点合金。
22.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，
所述绝缘层的厚度dins、所述极化性层的厚度dpol、所述绝缘层的击穿电场强度Eins、所述极化性层的击穿电场强度Epol满足以下关系：dins<dpol，并且Eins>Epol。
23.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，
所述电极包括铜，m大于或等于1，绝缘层A的电介质材料是聚乙烯，极化性层B的材料是微分散体PANI-DBSA/PAA，复合材料中的PANI与PAA的比例大于或等于20重量％，绝缘层(dins)的厚度为至少2.5nm，并且极化性层(dpol)的厚度为至少1.0mm。
24.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，
所述电极包括铜，m大于或等于1，所述绝缘层A的电介质材料是聚乙烯，所述极化性层B的材料是用聚(N-乙烯基吡咯烷酮)(PVP)稳定的胶状PANI分散体，所述绝缘层(dins)的厚度为2.5nm-1000nm，极化性层的厚度(dcond)为10微米(μm)-50微米(μm)。
25.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，
所述极化性层包括选自十二烷基苯磺酸盐(DBSA)、聚氧乙烯二醇烷基醚、聚氧丙烯二醇烷基醚、聚氧乙烯二醇辛基苯酚醚、聚氧乙烯二醇脱水山梨糖醇烷基酯、脱水山梨糖醇烷基酯和多苄基二甲基胺氧化物中的任意一个的表面活性剂。
26.一种电容器的制造方法，其特征在于，包括：
a)制备用作第一电极的导电基板；
b)形成与所述第一电极相邻的固体多层结构；
c)形成与所述多层结构相邻的第二电极，其中
形成所述多层结构的步骤包括施加绝缘层和极化性层的交替操作、或绝缘层和极化性层的共挤出的操作，其中，极化性层是在绝缘体基体中具有导电性纳米颗粒的微分散体的胶状复合材料；其中，单个绝缘层具有至少0.05伏/纳米(nm)的击穿电压，单个极化性层具有至少100的介电常数。
27.根据权利要求26所述的电容器的制造方法，其特征在于，
形成固体多层结构的步骤包括施加绝缘材料溶液和施加极化性材料溶液的交替操作，其中在两个施加操作之后都跟着具有干燥操作以形成固体绝缘层和极化性层，重复进行该交替操作，直到多层结构的形成完成，并且在第一层和最后一层与电极直接接触时形成所述绝缘层。
28.根据权利要求26所述的电容器的制造方法，其特征在于，
形成固体多层结构的步骤包括施加绝缘材料的熔体和施加极化性材料的熔体的交替操作，其中在两个施加操作之后都跟着具有冷却操作以形成固体绝缘层和极化性层，并且重复进行该交替操作，直到多层结构的形成完成，并且在第一层和最后一层与电极直接接触时形成所述绝缘层。
29.根据权利要求26所述的电容器的制造方法，其特征在于，
形成固体多层结构的步骤包括将连续交替地包含极化性材料和绝缘电介质材料的至少一组层共挤出到基板上的操作，然后干燥以形成固体多层结构。
30.根据权利要求26所述的电容器的制造方法，其特征在于，
形成固体多层结构的步骤包括对连续交替地包含极化性材料和绝缘电介质材料的熔体的一组层进行共挤出的操作，然后具有冷却以形成固体多层结构的步骤。
31.一种电容器的制造方法，其特征在于，包括：
a)在第一电极和第二电极上涂覆绝缘层；
b)在所述第一电极和第二电极的任意一个的绝缘层上涂覆多层结构，并将所述第一电极和第二电极的另一个层叠到所述多层结构上，其中
单个绝缘层具有至少0.05伏/纳米(nm)的击穿电压，并且所述多层结构包括具有至少100的介电常数的极化性层；
其中，极化性层是在绝缘体基体中具有导电性纳米颗粒的微分散体的胶状复合材料。
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