MX2015005360A - Condesandor electrostatico de alta densidad de energia. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido incluye varias capas dieléctricas o una capa dieléctrica heterogénea integral. Las capas o porciones de la capa heterogénea tienen permitividad aumentada al exponer el material dieléctrico a campos eléctricos y/o magnéticos durante la formación del dieléctrico antes de la solidificación completa. Tal exposición resulta en radicales y/o una matriz ordenada. Un dieléctrico para el dispositivo puede contener un nuevo polímero a base de xileno formado bajo condiciones atmosféricas mediante reacción con oxígeno monoatómico y se proporciona una permitividad aumentada a través de la exposición del polímero a un campo magnético y/o un campo eléctrico durante la condensación y solidificación sobre un sustrato.

Description

CONDENSADOR ELECTROSTÁTICO DE ALTA DENSIDAD DE ENERGÍA DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona generalmente con condensadores, y más particularmente, con un condensador de alta densidad de energía con una capa dieléctrica entre capas de polímero de permisividad aumentada.

Los métodos para la fabricación de condensadores son variados dependiendo de la naturaleza del condensador y los requerimientos de almacenamiento de energía. En la electrónica, el factor de disipación baja y tamaños pequeños son requerimientos principales. En otras aplicaciones, el tamaño del dispositivo de almacenamiento de energía es menos importante que el costo. Todavía en otras aplicaciones, la rápida distribución de la energía almacenada en el condensador es de suma importancia.

En el campo de almacenamiento de energía, los condensadores generalmente se reconocen como ventajosos. En el pasado, los condensadores electrostáticos puros usualmente han sido los de menos densidad de energía y uno de los dispositivos más costosos para almacenar energía en volumen. D pesar de sus limitaciones, los condensadores electrostáticos han encontrado un uso expandido en electrónica debido a su capacidad para distribuir índices muy altos de potencia. Esta característica muy atractiva es debido a las formas en que la potencia se almacena dentro del condensador. Por ejemplo, debido a que la descarga de un condensador no depende generalmente del movimiento de las especies electroquímicas en un macro entorno relativo, la potencia distribuida por un condensador generalmente tiene al menos varios órdenes de magnitud mayores que una batería electroquímica de tamaño similar.

Los condensadores generalmente también son capaces de soportar temperaturas relativamente bajas y temperaturas relativamente altas. Muchos tipos de condensadores se desempeñan entre márgenes de temperaturas de 30°C a 120°C. Una extensión de estos márgenes con ·capacitancias controladas o lineales también es una característica deseable.

Desafortunadamente, los condensadores también se caracterizan generalmente por un alto costo por unidad de energía almacenada por volumen o peso. El uso de condensadores electrostáticos para almacenamiento de energía en volumen se ha obstaculizado de forma severa por los costos unitarios altos en esta aplicación. Una reducción en el costo unitario por unidad de energía almacenada se necesita urgentemente por las necesidades en aumento del mundo de almacenamiento de energía.

A modo de antecedente, asumiendo un volumen de 1 metro cúbico y utilizando unidades del sistema de mks puede observarse que la energía es proporcional a la permisividad e inversamente proporcional al cuadrado de los espesores o distancia entre los electrodos, como sigue: en donde, U= energía V= Voltaje entre electrodos d = distancia entre electrodos K = permisividad Relativa e0 = permisividad de vacio E = Campo Eléctrico (V/d) El dieléctrico más delgado en el voltaje más alto posible (campo E más grande) proporcionará la densidad de energía más alta posible en una permisividad relativa dada, K. El voltaje más alto posible varía en gran medida dependiendo del material utilizado para el dieléctrico. Para obtener los niveles de almacenamiento de energía más altos, el dieléctrico no debe ser muy conductivo, tener una buena permisividad y ser tan delgado como sea posible.

Cualquier conductividad entre los electrodos se denomina corriente de fuga y debe evitarse. En cierto nivel de voltaje, el dieléctrico se volverá conductivo, ya sea por la elevación de corriente de fuga a niveles inaceptables o a la elevación de corriente de fuga dramáticamente en una fracción de segundo (usualmente acompañada por una chispa de plasma). El limite del valor del campo E varía en gran medida dependiendo de la naturaleza química molecular del dieléctrico y la morfología del material dieléctrico.

Como regla general, entre más polarizada es una molécula en el dieléctrico, mayor será la constante dieléctrica (es decir, permisividad relativa). Y, como regla general, los materiales de alto voltaje de ruptura dieléctrica tienden a tener una baja permisividad. Excepciones a esas reglas generales son ciertos compuestos, tales como, titanato de bario u otros tipos de Perovskita de óxidos metálicos mezclados (cerámica). En esos tipos de compuestos podemos observar alta permisividad y buena resistencia a ruptura de voltaje dieléctrica. Sin embargo, entonces ocurre otro problema cuando estos tipos de dieléctricos se empujan a niveles de almacenamiento de energía que están más allá de sus capacidades. En particular, la cerámica de óxido metálico tienen dificultades en mantener alta permisividad en grandes campos de E (voltaje). Como ejemplo, a menudo se ha encontrado que la permisividad del titanato de bario en altos campos E resulta en una reducción de más de 100 veces en la permisividad contra la permisividad de bajo campo E. Por lo tanto, la necesidad de un material de alta ruptura de campo E con alta permisividad simultánea se necesita en dispositivos de condensadores electrostáticos. Por lo tanto, es importante que el voltaje nominal para el condensador sea tan alto como sea posible cuando el almacenamiento de energía es el uso principal para el dispositivo.

Además de tener un alto voltaje de ruptura, un condensador de alta densidad de energía también debe poseer una corriente de fuga extremadamente baja. Por lo tanto, cuando el condensador se ha cargado a un voltaje dado, el índice de conducción de carga de un electrodo a otro debe tener un valor relativamente pequeño. Cuando el condensador se carga para el almacenamiento de energía sobre un periodo dado de tiempo, el índice de fuga es un valor de forma aceptable lo Suficientemente bajo que podría variar dependiendo del uso del dispositivo de almacenamiento (por cuánto tiempo se almacena) y el "valor" de la energía almacenada de éste modo (qué tan fácil es recargar y el costo de la carga). Mientras un valor aceptado para la fuga puede variar en gran medida de aplicación a aplicación, la fuga no se desea y debe evitarse y minimizarse.

Hasta ahora, se ha reconocido que la adición de materiales aislantes a la matriz dieléctrica puede provocar una disminución no deseada en el valor de la resistencia a la ruptura dieléctrica. En general esto es cierto. También la construcción de un condensador se dirige por la construcción geométrica del dispositivo. Un dieléctrico multicapa generalmente no se prefiere para un condensador de película. Poniendo a un lado las composiciones involucradas en formar diversas capas entre los electrodos para el dieléctrico, la ganancia general del almacenamiento de energía es usualmente pequeña si existe alguna. Esto se provoca por reducción en el campo E que es necesaria cuando las capas se disminuyen en espesor.

Debido a las características deseables de los condensadores electrostáticos y otras características nó deseables, una mejora en los métodos y materiales para la construcción de estos dispositivos de almacenamiento de energía en condensadores mejorados que incorporan estos materiales se necesita. La invención se dirige a superar uno o más de los problemas al resolver una o más de las necesidades como se establece en lo anterior.

Para resolver uno o más de los problemas establecidos en lo anterior, en una implementación ejemplar de la invención, un dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido, tal como un condensador incluye un par de electrodos conductores, es decir, un primer electrodo y un segundo electrodo. El primer electrodo y el segundo electrodo son paralelos y se separan por un espacio de intervención. Un dieléctrico primario compuesto de un material eléctrico primario se dispone entre el par de electrodos conductores dentro del espacio de intervención. El dieléctrico primario tiene una primera superficie adyacente al primer electrodo y una segunda superficie opuesta adyacente al segundo electrodo. La capa dieléctrica secundaria se compone de un material dieléctrico secundario y se dispone entre y en contacto con la primera superficie del dieléctrico primario y el primer electrodo. La segunda capa dieléctrica secundaria tiene una permisividad aumentada, es decir, una permisividad que se aumenta al disponer el dieléctrico a un campo magnético Y/o un campo eléctrico durante la formación del material dieléctrico, antes de que el material dieléctrico se solidifique completamente. La capa dieléctrica terciaria también puede tener una permisividad aumentada. La permisividad y composición de las capas dieléctricas secundaria y/o terciaria puede ser diferente de la permisividad del dieléctrico primario. La permisividad y composición de las capas dieléctricas secundaria y terciaria puede ser, pero no tiene que ser, la misma. Las capas dieléctricas secundaria y terciaria pueden ser películas delgadas que tienen espesores que son sustancialmente menores al espesor primario del dieléctrico primario. Las capas dieléctricas secundaria y terciaria pueden componerse de un polímero de aislamiento, tal como un polímero basado en xileno. Además, el polímero basado en xileno puede ser un polímero de puraleno, el cual es un nuevo polímero basado en xileno formado bajo condiciones atmosféricas mediante la reacción con oxígeno monoatómico y proporciona una permisividad aumentada a través de la exposición del polímero a un campo magnético y/o un campo eléctrico durante la condensación y solidificación en un sustrato. La exposición a un campo eléctrico proporciona una matriz sólida ordenada de campo eléctrico La exposición a un campo magnético induce especies intermedias radicales e incluye aumentos en la permisividad.

En otra modalidad, el dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido incluye un dieléctrico heterogéneo formado integralmente dispuesto entre el par de electrodos conductores. En otra modalidad, el dieléctrico tiene diferentes composiciones (diferentes concentraciones de componente) a través de su volumen, y diferentes permisividades a través de su volumen.

A modo de ejemplo, el dieléctrico heterogéneo formado integralmente puede tener una primera porción que incluye una primera superficie y una primera composición, una porción central y una segunda porción que incluye una segunda superficie opuesta a la primera superficie y una segunda composición. La primera superficie es adyacente a y en contacto con el primer electrodo. La segunda superficie opuesta es adyacente a y en contacto con el segundo electrodo. La porción central tiene una composición central y se dispone entre la primera porción y la segunda porción. La composición central tiene una permisividad promedio central. La primera composición tiene una primera permisividad promedio. La segunda composición tiene una segunda permisividad promedio. El primero y segunda permisividad promedio pueden ser las misma permisividad aumentada (por ejemplo, permisividad de campo eléctrico y/o de campo magnético aumentado) y puede ser diferente de la permisividad promedio central.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Lo anterior y otros aspectos, objetos, características y ventajas de la invención se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción, reivindicaciones anexas, y dibujos anexos en donde: La FIGURA 1 es una vista lateral de un condensador ejemplar que puede contener elementos conductores y dieléctricos de acuerdo con los principios de la invención; y la FIGURA 2 es una vista en perspectiva de un condensador ejemplar que puede contener elementos conductores y dieléctricos de acuerdo con los principios de la invención; y la FIGURA 3 es un diagrama de flujo de alto nivel que ilustra un método ejemplar para producir un material de permisividad aumentada para su uso en un condensador con los principios de la invención; y la FIGURA 4 es un esquema que ilustra conceptualmente una estructura ejemplar que comprende capas de materiales para un condensador de acuerdo con principios de la invención; y la FIGURA 5 es un esquema que ilustra conceptualmente otra estructura ejemplar que comprende capas de materiales para un condensador de acuerdo con principios de la invención.

Aquellos con experiencia en la téenica apreciaran que las FIGURAS no pretenden dibujarse a una escala en particular; ni son FIGURAS destinadas a ilustrar cada modalidad de la invención. La invención no se limita a las modalidades ejemplares representadas en las FIGURAS o los componentes específicos, configuraciones, formas, tamaños relativos, aspectos decorativos o proporción como se manejan las FIGURAS.

En un condensador con un dieléctrico y un multicapa entre dos electrodos, en donde cada capa dieléctrica puede tener una permisividad relativa distinta, la permisividad general es la siguiente: En donde. K = a permisividad relativa general /x = porcentaje de fracción de volumen de capa x Kx = permisividad relativa de la capa x.

La capa de permisividad inferior predomina en los cálculos a una extensión muy amplia cuando las fracciones de volumen de las capas son relativamente iguales. Sin embargo, cuando el porcentaje de fracción de volumen del material de permisividad baja es pequeño y la permisividad de la capa de volumen mayor es grande, entonces la permisividad general del dispositivo es menor se compromete sustancialmente menos por el material de baja permisividad. Esto se ilustra en la tabla siguiente.

Tabla 1: Por lo tanto, si las fracciones de volumen se escogen cuidadosamente y la permisividad relativa de las capas se optimiza, entonces puede tomar lugar una gran mejora del eléctrico. Hasta ahora estas mejoras no se han realizado debido a los procesos, materiales, y los métodos definidos en la presente no se han inventado.

Los resultados mencionados en lo anterior se templan por la capacidad del dieléctrico para soportar campos E sustanciales sin la composición dieléctrica o corrientes de fuga excesiva. Por lo tanto, el beneficio del almacenamiento de energía mejora en la permisividad puede negarse completamente por una reducción de los valores del campo E de trabajo.

Una concepción equivocada común es que la permisividad de un material dado es lineal al punto de su voltaje de ruptura. Sin linealidad extrema en la permisividad se encuentra usualmente. En ciertos casos (por ejemplo, titanato de bario) la reducción en la permisividad puede ser de más de 100 veces el valor del campo bajo. Por lo tanto; aumentos en el campo E son menos productivos en el diseño de un condensador tradicional de lo que se piensa.

Una clase general conocida previamente del dispositivo de almacenamiento de energía se refiere como un condensador HED (Alta Densidad d Energía). Esos condensadores son condensadores electrostáticos que son diferentes del tipo de condensadores de EDLC (Condensador de Capa Doble Eléctrica) referidos comúnmente como supercondensadores o ultracondensadores . Como el diseño, fabricación, y rendimiento de los dispositivos de almacenamiento de energía descritos en la presente difiere en construcción, materiales y rendimiento general mucho de los dispositivos conocidos previamente para el almacenamiento de energía, se utiliza en la presente un nuevo término para estos dispositivos. El acrónimo SHED (Densidad Súper Alta de Energía) es un nombre dado a un condensador que tiene una estructura de composición de acuerdo con los principios de la invención. Los condensadores SHED tienen propiedades y un diseño que están más estrechamente relacionados con condensadores electrostáticos tradicionales. Al mismo tiempo, los condensadores SHED tienen características de rendimiento que se asocian normalmente con condensadores de película de polímeros, pero las densidades de energía son bastamente más grandes que la de los condensadores de películas tradicionales por órdenes de magnitud.

Adicionalmente, en el caso de un condensador de SHED, los campos E reducidos se encuentran presentes en el volumen dieléctrico y la permisividad es lineal con el campo E. Eso permite almacenamiento de energía sustancialmente aumentado.

En una modalidad preferida, mejoras sustanciales en el voltaje nominal, corriente de fuga, y permisividad dieléctrica de un condensador de almacenamiento de energía se realizan. Mientras las mejoras, se describen en la presente se relacionan con el campo de almacenamiento de energía, los métodos y dispositivos descritos en la presente pueden aplicarse a otros dispositivos, que imparten una respuesta de frecuencia mejorada y absorción dieléctrica reducida.

En una o más modalidades, un condensador de permisividad alta y fuga baja y el dispositivo de energía se describen teniendo las siguientes características mejoradas: 1) Alto voltaje nominal (Campo E de ruptura alto), 2) permisividad relativa alta, 3) Corriente de fuga baja en carga de voltaje máximo, 4) Tamaño y peso pequeño, 5) Uso seguro debido a baja toxicidad y otros riesgos, 6) Procedimientos de fabricación fácil y mejor, 7) Fabricación amigable con el ambiente; 8) Alto índice de descarga y carga, y 9) Capacidad de descargar completamente su energía eléctrica.

Un proceso para fabricar materiales de alta calidad de alta permisividad para su uso en un condensador de acuerdo con los principios de la invención también se describe. Entre los materiales se encuentra un material referido en la presente como Puraleno, el cual es un compuesto que posee las características de una clase reconocida de materiales conocidos como parilenos. La clase de materiales Puraleno se extiende en materiales compuestos de polímeros aromáticos que poseen átomos alfa de carbono a fracciones aromáticas en los materiales de partida. Muchos Puralenos son una clase de materiales que pueden utilizarse para fabricar dispositivos de almacenamiento de energía de acuerdo con los principios de la invención.

Las variedades de dieléctricos que pueden utilizarse para formar un condensador son virtualmente limitadas. Para producir un dispositivo de almacenamiento de energía sustancialmente mejorado requiere más que fabricar simplemente un dieléctrico y ponerlo entre dos electrodos. El método por el cual el dieléctrico se selecciona, transforma, y aplica es importante y no obvio para aquellos con experiencia en la téenica de la fabricación de condensadores electrostáticos. Adicionalmente, se describen modalidades por las cuales ciertos métodos conocidos de fabricación los cuales son descontinuados comúnmente siendo métodos poco atractivos de proceso se muestran por ser métodos actualmente superiores para la producción de condensadores electrostáticos de alta densidad de energía.

Durante la fabricación un campo magnético o eléctrico o ambos pueden imponerse sobre el material dieléctrico, es decir, el material dieléctrico puede exponerse a tales campos como parte del proceso de fabricación. La exposición a un campo eléctrico o magnético durante el procesamiento resulta en un material diferente que muestra permisividad incrementada, es decir, permisividad aumentada. En potenciales de campo eléctrico bajos, el aumento en la permisividad es proporcionalmente incrementado con el incremento en el potencial de campo eléctrico. En algunas sales de iones de metal inorgánicos el incremento en la permisividad se alcanza cuando se exponen a un campo magnético. Adicionalmente, la exposición a campos magnéticos mejora la permisividad de compuestos orgánicos.

La utilización simultánea de un campo eléctrico y un campo magnético puede ayudar a reducir los requerimientos para la resistencia de cualquier campo con materiales que responden al campo magnético. Cuando la resistencia del campo eléctrico de casi cualquier magnitud se imprime sobre el dieléctrico, antes de su solidificación completa, mientras el dieléctrico se encuentra en un estado plegable o menos viscoso, un aumento en la permisividad del dieléctrico resultante se alcanza. Esto se hace posible utilizando los procesos de baja temperatura descritos en la presente. La resistencia de campo eléctrico mayores a 100 V/micra proporcionan una mejora mayor al 100% en las permisividades de diversos dieléctricos orgánicos e inorgánicos.

Los campos magnéticos también pueden utilizarse para provocar aumentos en las permisividades. Incluso un campo magnético relativamente pequeño (por ejemplo, de alrededor de un Gauss) ha provocado incrementos observables en la permisividad de materiales poliméricos y/o cristalización de polímeros, pequeños compuestos orgánicos de molécula, y sales de ambas naturalezas inorgánicas y orgánicas. Campos magnéticos fuertes parecen inducir mayores cantidades de incremento de permisividad que los campos débiles. Las permisividades en el margen de 7 a >2000 y mejoras en permisividades de margen normal de 5% a >6000% se han observado utilizando los métodos enseñados .

En el caso de una molécula en la que existe una polarización sustancial y/o separación de carga debido a estructuras de iones híbridos, el ácido y la base pueden contenerse dentro de la molécula misma. En aquellos casos, la polarización dieléctrica alta puede alcanzarse dentro de una sola molécula. Buenas permisividades se pueden obtener con aminoácidos donde se encuentra un resto ácido y química de base. Sin embargo, en muchos matrices de proteínas, formas iónicas pueden encapsularse con el esqueleto proteico. En caso de la proteína zeína, esta estructura se cree que produce un dieléctrico de permisividad alta cuando se solidifica bajo un campo magnético y/o eléctrico.

Las siguientes modalidades representativas, establecen ejemplos específicos de métodos para fabricar un material de alta permisividad de acuerdo con la presente descripción. Se entiende que la descripción no necesita limitarse a las modalidades descritas pero se pretende cubrir diversas modificaciones de la misma, incluyendo combinaciones de las etapas y componentes de diversos ejemplos.

Con referencia ahora a las FIGURAS 1 y 2, se ilustra conceptualmente una forma convencional de un condensador (originalmente conocido como condensador) El condensador incluye alojamiento el cual contiene un material dieléctrico dispuesto entre un par de capas opuestas, denominadas como electrodos. Medidas de conexión se extienden desde los electrodos. La configuración y disposición del alojamiento, guías de conexión, placas, y material eléctrico pueden tener muchas variaciones. Mientras la invención puede aplicarse a un condensador del tipo ilustrado en las FIGURAS 1 y 2, la invención no se limita a tal configuración de condensador particular.

Con referencia a hora a la FIGURA 3, se muestra un diagrama de flujo de alto nivel que ilustra un método ejemplar para producir un material de permisividad aumentada, por ejemplo, Puraleno, para uso en un condensador de acuerdo con los principios de la invención. Secciones, denominadas como cámaras, pueden comprender tanques que tienen una entrada y una salida de estructuras tubulares con una entrada y una salida. La cámara 210 es un tubo calentado u otro dispositivo de evaporación para volatilizar alimentación 200 de material de partida. La alimentación 200 de material de partida se evapora y mezcla con gas 205 inerte en la cámara 210. El gas 205 inerte puede ser cualquiera de un grupo de gases inertes, tales como, pero sin limitarse a, Argón. La sustitución de nitrógeno por argón y/u otros gases esencialmente inertes es posible. Bombas y válvulas pueden utilizarse para impulsar y controlar el flujo de fluidos desde una estación a otra.

A modo de ejemplo y no de limitación, la cámara 210 puede comprender un Inconel calentado eléctricamente (aleación 600 de níquel) tubo de reacción por pirólisis. El tubo se calienta a una temperatura de alrededor de 450°C a 630°C a presión atmosférica. Una corriente que fluye de gas de argón sola, o con un compuesto reactivo tal como óxido nitroso, se suministra al tubo de reacción por pirólisis. La alimentación 200 de material de partida puede ser vapor de xileno (Aldrich #134449-4L) . Si el gas portador 205 incluye un compuesto reactivo (por ejemplo, N20), la relación de gases se ajusta para proporcionar relaciones estequiométricas aproximadamente molares de 1:1(xileno a óxido nitroso).

El material 200 de partida calentado en la mezcla volátil con el gas inerte reacciona con oxigeno monoatómico en la cámara 215 de reacción. Siendo muy reactivo y transitorio, el oxigeno monoatómico debe estar disponible para reaccionar con la mezcla volátil en la cámara 215 de reacción. Como se discute en lo anterior, la fuente de oxigeno monoatómico puede ser un compuesto gaseoso suministrado con el gas 205 portador, o un compuesto gaseoso suministrado de forma separada 240, u otra fuente, tal como un generador 235 de plasma.

El plasma de oxigeno monoatómico puede crearse al exponer oxigeno (02) a una baja presión a una alta fuente de energía de potencia, tal como una descarga de RF, la cual ioniza el gas. Alternativamente, un compuesto tal como óxido nitroso (N2Ó) puede suministrar oxígeno monoatómico para la reacción. Por lo tanto, el generador 235 de plasma de oxígeno monoatómico, o un compuesto químico de oxígeno monoatómico (por ejemplo, N20) la alimentación 240, o se proporciona otra fuente adecuada de oxígeno monoatómico.

Un gas de plasma puede utilizarse con los materiales de partida mencionados en lo anterior para formar los productos oxidizados intermedios que pueden reaccionar subsiguientemente para formar productos de reacción que son formas oxidadas de los materiales de partida los cuales pueden ser monómeros, dímeros, trímeros, oligómeros, o polímeros. El generador 235 de plasma incluye una alimentación 230 de gas que suministra gas a una cámara 220 de reacción de plasma. Un conductor 225 de plasma proporciona energía de alta potencia para ionizar el gas.

La relación de gases se ajusta para proporcionar relaciones estequiométricas aproximadamente molares de 1:1 (xileno a óxido nitroso o xileno a plasma de oxígeno monoatómico). Ilustrativamente, las cantidades incrementadas de óxido nitroso resultan en una oxidación parcial y/o completa de xileno con formación reducida del ciclofano deseado o con su polímero. El control de la estequiometría se desea en esta reacción de esta fase de gas.

Los productos de reacción se suministran a una cámara 235 de reacción, la cual se calienta a aproximadamente 450° C a 800° C para facilitar la vaporización de los productos de reacción. Los productos 245 de reacción vaporizado se expulsan dentro de una superficie 250 de recolección de baja temperatura, en donde los productos de reacción se condensan y forman un sólido. A temperaturas más altas (650°C a 800°C) la producción de la cámara 235 de reacción es lo suficientemente caliente para mantener el p-xileno monomérico en la forma monomérica .

La condensación del gas en un recipiente de vidrio enfriado resultó en la deposición de un sólido de color crema a incoloro. Este sólido es parcialmente soluble en 95% de etanol. El sólido se comparó con una muestra de [2,2']paraciclofano (Aldrich #P225-5G-A) por medio de análisis GC (SRI#310, 15m, columna de megaboro, detector de FID) y se mostró que da tiempo de retención idénticos.

El enfriamiento de forma rápida del monó ero en una superficie 250 resulta en una condensación liquida del monómero y una rápida polimerización del monómero en un polímero. La comparación de la película producida de este modo parece ser idéntica a la película de parileno producida por el proceso Gorham. Sin aumento, la permisividad del producto solidificado es de aproximadamente 3, las resistencias de ruptura eléctrica son casi idénticas a 100 V/micra, y la solubilidad en ambos solventes frío y caliente se encuentran por debajo de los niveles detectables.

En esta reacción se cree que el reactivo p-xileno reactivo intermedio se forma y se dimeriza subsiguientemente en el tubo 235 de reacción o durante la condensación 245 en el sustrato 250. Esta reacción utilizada para sintetizar el dimero, en comparación con el "proceso Gorham", conocido como resulta en una vasta mejora en la producción de síntesis general del dímero y también resulta en una vasta mejora en la pureza del dimero directamente de la reacción. Se entiende que la variación en las cantidades estequiométricas de los reactivos puede ajustarse para proporcionar una mayor o menor producción con las purezas asociadas variando para proporcionar un proceso más económico o una eficiencia de producción generalmente mejor sin desviarse sustancialmente del alcance de esta invención. Las purificaciones subsiguientes de los materiales a partir de esta reacción pueden realizarse en este material en una manera que es mucho más fácil de lograr que con los procesos enseñados previamente. Esta reacción se muestra a continuación.

Pirólisis 450° a 630° C, 1 atm, Ar, flujo de g Cuando la temperatura de reacción en la estación 235 incrementa a >650°C, la deposición del monómero de xileno puede continuar directamente a un objetivo de sustrato sólido sin la necesidad de aislar el dímero intermedio. La deposición del gas existente a una temperatura de reacción por encima de los 650°C sobre una placa de cristal de enfriamiento resultó en la formación de una sustancia insoluble de etanol que muestra características de un polímero de parileno. Sin embargo, las características de solubilidad muestran claramente que el material es insoluble en todos los solventes comunes (es decir, hexano, xileno, acetato de etilo, etanol, agua).

Se cree que el mecanismo de reacción continúa a través de una ruta que implica la descomposición previa del óxido nítrico. El óxido nítrico es una molécula energéticamente inestable que puede descomponerse de forma térmica a temperaturas elevadas. Los productos de la reacción son nitrógeno diatómico y oxigeno monoatómico. El oxigeno monoatómico es capaz de reaccionar consigo mismo para formar oxigeno diatómico, pero esta reacción es relativamente lenta. Las estimaciones varían determinando de la temperatura en la que la descomposición térmica pura ocurre, pero las estimaciones de 1100° C a menudo son citadas. La catálisis de esta reacción se muestra a continuación en la ecuación 1 se sabe que ocurre con una variedad de óxidos metálicos y óxidos metálicos mezclados. Algunas temperaturas utilizadas por la descomposición del óxido nitroso con cierta catálisis son tan bajas como 350° C. Ecuación 1 Ecuación 2 (0) N=N— O -? NXXXN + O Ecuación1 , Las especies reactivas para el proceso son muy parecidas al oxígeno monoatómico producido de la descomposición del óxido nítrico. En ese sentido, el óxido nítrico puede verse como un portador conveniente para la distribución del oxígeno monoatómico intermedio reactivo.

En una forma similar a la reacción del óxido nitroso, el oxígeno diatómico puro puede utilizarse como un reactivo. Sin embargo, para producir producciones sustanciales de los productos deseados, la activación del oxígeno es necesaria. Se cree que la activación del oxígeno es debido a la excitación de la molécula de oxígeno para producir oxígeno monoatómico como se muestra en la Ecuación 3. Ecuación 3 [plasma] 0=0 o(0) + 0 .'(0) Ecuación3 La reacción con oxígeno monoatómico producida de esa manera por lo que procede de este modo en una manera similar a la ruta de descomposición del óxido nitroso.

El enfriamiento de los gases 245 de temperatura elevada que salen del tubo 235 de reacción es necesario. Si el gas de reacción es muy alto de una temperatura, la capacidad del reactivo intermedio para condensar y adherirse a una superficie se reduce en gran medida. Para este fin, un dispositivo para mezclar gases no reactivos fríos en la corriente de reacción caliente se ha ideado. La reacción puede continuar a una presión incrementada (por encima de la presión atmosférica). Por consiguiente, puede utilizarse una válvula de expansión a la salida del tubo 235 de reacción para proporcionar un efecto Joule-Thomson que enfría el gas caliente cuando el gas se encuentra por debajo de su temperatura de inversión.

El método puede extenderse a otros sustratos tales como los mostrados a continuación. 2-CLRO-1.4- 2,5-DICLORO- 2,5 DIMETILANISOLO 1 ,2,4-TRIMETILBENCENO DIMETILBENCENO PARAXILENO Sustitutos tales como los observados en lo anterior (cloro, dicloro, metoxilo, y metilo) no son los únicos sustitutos aromáticos que son capaces de modificarse por ese proceso en intermedios reactivos y sus polímeros subsiguientes. Adicionalmente, paraciclofanos y compuestos derivados de los mismos no son exclusivos de este proceso. La orientación meta y orto de los sustitutos de los anillos aromáticos también son materiales de partida de reacción viable. La reacción puede generalizarse por incluir todos los compuestos que son capaces de la reacción con oxígeno monoatómico producido desde un plasma o desde óxido nitroso descompuesto o sus productos de reacción intermedios y también contienen átomos de hidrógeno estabilizados por la presencia de un anillo aromático. Típicamente tales átomos de hidrógeno se ubican en una posición alfa a un anillo fenilo (posición bencílica) Las estructuras de Michael removidas de las posiciones del anillo aromático alfa se conocen por dar una reactividad similar al hidrógeno alfa a la posición de anillo aromático como es bien conocido para los expertos en síntesis orgánica. Sin embargo, la reactividad de tales átomos de hidrógeno no se limita a posiciones alfa y/o de 4 26 Michael de un anillo aromático o el anillo aromático tal como benceno. Otras estabilizaciones son conocidas por muchos anillos diferentes, anillos fusionados y sistemas de no anillo, como se conoce por aquellos con experiencia en la téenica de química orgánica. Tales materiales de partida pueden tener de preferencia la presencia de dos átomos de hidrógeno que son capaces de removerse para formar materiales de partida parcialmente oxidados. Esos materiales preferidos pueden tener opcionalmente la capacidad de dimerizar, trimerizar, oligomerizar , o polimerizar. El ejemplo no limitante utilizado en la presente es p-xileno.

Una implementación preferida de la invención aumenta la permisividad del polímero al exponer los productos 245 de reacción de condensación a un campo magnético o eléctrico. Para la producción de las reacciones descritas en lo anterior, la corriente gaseosa del producto 245 de reacción se dirige a una superficie 250 sólida fría. Ilustrativamente, el objetivo 250 de la superficie puede sumergirse en un campo 255 magnético tal como el proporcionado por un magneto de Neodimio (S84, K&J Magnetics). Otras fuentes e campo magnético pueden utilizarse y se pretende que entren dentro del alcance de la invención. La condensación del monómero y la polimerización subsiguiente pueden continuar rápidamente mientras se encuentran en el campo 255 magnético. Si el objetivo y el imán mantienen la misma orientación relativa durante el proceso de polimerización, entonces ocurrirá un aumento de referencia en la permisividad eléctrica. Si la orientación de la relación del campo 255 magnético con el objetivo gira durante el proceso de condensación de polimerización o de fase sólida, entonces disminuirá la permisividad resultante.

Cuando la reacción se conduce como se observa en lo anterior, utilizando la molécula del monómero de p-xileno como la molécula de polimerización, pero sin la presencia del campo magnético la permisividad relativa del material depositado es de aproximadamente 3. Cuando el material corre como se describe con una densidad de flujo 255 magnético de aproximadamente 200 a 2000 Gauss, la permisividad relativa es de aproximadamente 7. De ese modo, el campo magnético incrementa sustancialmente la permisividad por más de un factor de 2 veces. En una forma similar otras sales, dipolos, y sales de ácidos orgánicos pueden orientarse en forma entrópica durante la solidificación o polimerizaciones para producir materiales de permisividad alta mejorada. Las mejoras en el margen de permisividad de 10 a más de 1000% pueden lograrse.

En otra implementación, el objetivo 250 de la superficie se sumerge en un campo 255 eléctrico tal como el proporcionado por un suministro de potencia de alto voltaje (G40, Emco, separación 2" a 4000V). La condensación del monómero y la polimerización subsiguiente pueden continuar rápidamente mientras se encuentran en el campo eléctrico. Si el objetivo y el campo eléctrico mantienen la misma orientación relativa durante el proceso de polimerización, entonces ocurrirá un aumento de referencia en la permisividad eléctrica. Si la orientación de la relación del campo eléctrico al objetivo gira durante el proceso de polimerización o condensación de fase sólida, entonces la permisividad resultante será menor.

La condensación de productos de reacción dieléctricos en la presencia de un campo eléctrico y/o magnético, aumenta la permisividad del dieléctrico condensado. Esta etapa puede aplicarse a compuestos diferentes a los polímeros de parileno.

Cuando la etapa de condensación se conduce como se observa en lo anterior, utilizando sal de ácido maleico con guanidina como un material dieléctrico alto, pero sin la presencia del campo magnético la permisividad relativa del material depositado es de aproximadamente 500. Cuando el material se tiende como se describe con una densidad de campo eléctrico de 10000 a 30000 V/m, la permisividad relativa es de aproximadamente 25000 a 40000. De ese modo, el campo eléctrico aumenta sustancialmente la permisividad por al menos un factor de 25 en ese caso en particular. De manera similar otras sales, dipolos, y sales de ácidos orgánicos pueden orientarse en forma entrópica durante la solidificación o polimerizaciones para producir materiales de permisividad alta mejorada. Las mejoras en la permisividad varían de 50 a más de 10000%.

El uso de campos eléctricos y/o magnéticos durante el proceso de condensación modifica la fuerza mecánica. El material puede no ser anisotrópico después de la condensación en campos fuertes. Por lo tanto, este método es una forma de controlar las propiedades mecánicas de los productos de reacción fabricados por este procedimiento.

Con referencia ahora a la FIGURA 4, se ilustra una estructura de condensador ejemplar de acuerdo con los principios de la invención conceptualmente. Una película 325 portadora removible (por ejemplo, una película de polímero tal como TFE u otro material superficial no adherido, se conoce generalmente) se utiliza en un sustrato inicial sobre el que un recubrimiento 305 conductor se deposita. Esta capa 305 es el primer electrodo. El revestimiento 305 puede ser aluminio u otro metal conductor o posiblemente un revestimiento de carbón o polímero conductor. A continuación, un revestimiento delgado de un material 315 dieléctrico de alta permitividad, tal como un polímero de Puraleno con permitividad aumentada, se aplica al revestimiento 305 conductor para proporcionar una superficie 315 no conductora mientras que el revestimiento 305 conductor retiene su conductividad en las dos dimensiones perpendiculares al plano del revestimiento. Subsiguiente a esta etapa, una película gruesa de material 320 dieléctrico entonces puede aplicarse a esta superficie 315 por cualquiera de una variedad de métodos conocidos por aquellos en los revestimientos de película gruesa (por ejemplo, revestimiento de tamiz, revestimiento por giro, deposición de vapor, etc.) Opcionalmente, entonces otro revestimiento delgado de un material 310 dieléctrico de la permitividad, tal como el polímero de Puraleno con permitividad aumentada, se aplica a la superficie de esta película 320 gruesa dieléctrica. Finalmente, la superficie expuesta de las capas se reviste o pone en contacto con otra capa 300 conductora para formar un electrodo opuesto desde el primero 305. Ventajosamente, las capas 310, 315 dieléctricas de película delgada intermedias mejoran sustancialmente la permitividad general en una forma económica, sin comprometer el campo E de descomposición o aumentar la corriente de fuga en una carga de voltaje máxima. La conexión de montaje del dispositivo construido de esta manera es bien conocida por aquellos con experiencia en la téenica.

Un proceso de ionización puede utilizarse para permitir al dieléctrico 310, 315 aplicarse como una película delgada. Un gas de ionización puede alimentarse en un material de vapor (o atomizarse). El material resultante se aumenta eléctrica o magnéticamente y dirige a una película portadora removible, como se describe en lo anterior. La película portadora tiene una superficie conductora que se carga de forma opuesta a la carga del dieléctrico ionizado. Esta superficie entonces atrae el material 310, 315 dieléctrico para proporcionar una superficie reducida y uniforme en la que el conductor eléctrico puede condensarse. El dieléctrico 310, 315 se condensa en la presencia de un campo eléctrico y/o magnético sobre la superficie conductora. Después el dieléctrico 310, 315 que se forma asi como puede aplicarse como una capa de un condensador y la película portadora pueden removerse.

En otra modalidad, el 'revestimiento 310, 315 dieléctrico se aplica por medio de un proceso de ionización como una película delgada. En esta modalidad, un gas de ionización se alimenta en un material de vapor (o atomiza) El material resultante se carga eléctricamente y dirige a una película portadora. La película portadora tiene una superficie conductora que se carga de forma opuesta de la carga del dieléctrico ionizado. Esta superficie entonces atrae el material dieléctrico para proporcionar una superficie reducida y uniforme para que el dieléctrico se condense. En este caso el dieléctrico se condensa en la presencia de un campo eléctrico en la superficie conductora. Adicionalmente, la superficie de la película se sumerge en un campo magnético proporcionado por una corriente dieléctrica que influye o un imán permanente durante la condensación o la fase de expansión líquida. Después el dieléctrico 310, 315 que se forma de esta manera, puede aplicarse como una capa de un condensador y la película portadora puede removerse.

Todavía en otra modalidad, cada capa 310, 315 dieléctrico se aplica por medio de un proceso de ionización, como una película delgada. En esa modalidad el revestimiento se aplica en una forma continua con un gradiente de composición de manera que primero se aplica un material de permitividad baja, después una composición cambiante a un material de permitividad alta se deposita secuencialmente como se ilustra conceptualmente en la FIGURA 5. La composición de la capa 410 dieléctrica, una vez que alcanza un cierto espesor, entonces puede tener una permitividad constantemente disminuyendo por incorporación de diferentes capas o métodos de gradiente continuos de deposición en fase líquida o de vapor, por ejemplo un CVD. Esta capa 410 dieléctrica no es homogénea, teniendo un gradiente de permitividad con permitividad siendo menor en las interfaces 400-410, 405-410, de dieléctrico-electrodo, al centro del dieléctrico 410. El dieléctrico 410 se dispone entre los electrodos 400, 405.

Estos métodos de fabricación de condensador electrostático son diferentes a los métodos de la téenica anterior y producen un condensador estructural y funcionalmente distinto.

Los principios de la invención pueden aplicarse a condensadores de película. Un condensador de película convencional, el cual tiene una sola capa de película de polímero, muestra los mejores factores de disipación y las mejores capacidades de distribución de potencia. La densidad es de energía limitada de los condensadores de película que reducen sus aplicaciones. Con los métodos descritos en lo anterior, la limitación de la densidad de energía en el condensador de película puede removerse sustancialmente.

Una capa 310, 315 de polímero aislante cerca del electrodo 300, 305 es opcional. En ciertos casos es mejor revestir ambos electrodos con un revestimiento que es más delgado de lo que podría utilizarse de otra forma. Esto reduce la probabilidad de un poro que provoque una corriente de fuga. Además, también puede ser ventajoso a la naturaleza del dieléctrico aplicar una capa aislante dentro del dieléctrico a volumen. Esto proporciona una mejor unión y menos tensión cuando se flexionan las capas durante el manejo debido a la naturaleza más flexible de los materiales de alta permitividad en contacto con los electrodos.

Cuando un polímero para formar un dieléctrico SHED se elige, una elección particularmente excelente es un polímero de la familia de polímeros de parileno (poli-p-xileno) los cuales pueden formarse como Puraleno utilizando el método descrito en lo anterior en relación a la FIGURA 3. El polímero de Puraleno proporciona varias ventajas que incluyen 1) número disminuido y tamaño de pros, 2) bajo costo, 3) libertad de defectos con propiedades de auto reparación, 4) facilidad de uso, y 5) capacidad de tener modificaciones personalizadas de la estructura química y morfológica. Como una elección muy económica, Puraleno es un polímero preferido para un condensador de acuerdo con los principios de la invención. Sin embargo, otros métodos para formar revestimientos libres de poros se conocen y pueden utilizarse en la manera descrita en la presente. De este modo, la invención no se limita a la familia de polímeros de Puraleno y sus estructuras derivadas relacionadas.

Como puede observarse a partir de la descripción anterior, el método presente evita los métodos de alta temperatura mayores a 500° C en el sitio de formación del dieléctrico. Esto permite el uso de polímeros de temperatura más baja como polímeros orgánicos. Además, el dieléctrico de alta permitividad puede utilizarse junto con otros materiales dieléctricos altos que normalmente no serían adecuados como dieléctricos condensadores.

Un condensador de acuerdo con los principios de la invención controla la corriente de fugas. El material de revestimiento reviste y aísla, incluyendo los contaminantes. Esto permite la fabricación del dispositivo con menos defectos y con mejores productos de producción. Debido a que el difícil fabricar dieléctricos más altos de permitividad lo suficientemente puro para mostrar una baja conductividad (y de este modo producir altas corrientes de fuga), el uso de polímeros orgánicos producidos directamente en los electrodos es superior a los polímeros convencionales y dieléctricos que se encuentran comúnmente en los condensadores electrostáticos.

La formación en el material dieléctrico mejorado en la presencia de un campo eléctrico se cree que es un resultado de la orientación de las cargas electrostáticas y dipolos que se encuentran en la matriz más clara resultante de dieléctricos. El campo produce un ordenamiento del polímero o la matriz sólida en una disposición más ordenada amplia y entrópicamente a una energía más alta. Esto, en y de así mismo, no provoca un aumento en la permitividad, pero permite que las porciones menos polares del dieléctrico asuman exposiciones diferentes eléctricamente favorecidas dentro de la matriz sólida en la presencia de un campo eléctrico que en la ausencia del campo. En la ausencia del efecto de ordenamiento en el dieléctrico sólido, la diferencia de energía total en los cambios de conformación pueden tomar lugar con el campo eléctrico contra la energía total en la ausencia del campo son menores. Esta disposición se denomina en la presente como una "matriz sólida ordenada de campo eléctrico", la cual aumenta de forma apreciable la permitividad. Un polímero que tiene una matriz sólida ordenada de campo eléctrico muestra una permitividad aumentada.

No sería deseable si la sensibilidad del eléctrico sólido a los efectos del campo magnético durante el proceso de solidificación para el polímero u otro proceso de solidificación mostrara poco efecto. Este no es el caso, sin embargo, durante cualquier proceso de reacción química existe una cierta cantidad de carácter radical. Se cree que los radicales de electrones libres inducidos modifican el curso del proceso de solidificación durante la reacción química debido a su interacción con el campo magnético durante ciertos estados de transición y/o especies intermedias de radicales y cambios inducidos a la permitividad general del polímero resultante u otras especies químicas. En el caso de los métodos para la formación de materiales de alta permitividad, ese efecto se ha encontrado para profundizar al rendimiento general del dispositivo de almacenamiento de energía. Este tipo de sustancias se refieren como que tiene "especies intermedias de radicales" inducidas por un campo magnético, que aumenta la permitividad. Un polímero que tiene una especie intermedia radical inducida por campo magnético, muestra una permitividad aumentada .

Los métodos descritos en la presente proporcionan un procedimiento único para fabricar condensadores de alta permitividad sin tener que recurrir a métodos de fabricación a alta temperatura estándar que casi ningún compuesto orgánico puede soportar. Este nuevo procedimiento expande de forma vasta los materiales por los que estos condensadores pueden fabricarse, e incrementa el rendimiento de los condensadores debido a las corrientes de fugas reducidas que muchos polímeros orgánicos pueden mostrar. Adicionalmente, estos materiales puéden fabricarse en una manera que forman películas de área amplía con propiedades dieléctricas mejoradas.

Un método para la fabricación de un condensador SHED de acuerdo con los principios de la invención es utilizar una película de PET como una película portadora (tal como 1.27 a 15.24 cm (0.5 a 6 pulgadas) de ancho), y depositar las capas como se observa en lo anterior en una máquina de rollo a rollo. Los métodos para depositar los materiales dieléctricos son conocidos por aquellos con experiencia en la téenica de deposición de películas. Típicamente un revestimiento de 10 mieras de espesor del dieléctrico puede depositarse por una evaporación en fase de vapor y los electrodos pueden ser de 0.5 mieras de espesor. Esta película revestida puede enrollarse en un cilindro y el borde de conexión conectado como se conoce por aquellos con experiencia en esta área de producción.

Mientras una modalidad ejemplar de la invención se ha descrito, deberá ser evidente que las modificaciones y variaciones a la misma son posibles, todas de las cuales caen dentro del verdadero espíritu y alcance de la invención. Con respecto a la descripción anterior, entonces se realizará que la relación óptima para los componentes en las etapas de la invención, incluyen variaciones de orden, forma, contenido, función y manera de operación, se consideran fácilmente evidentes y obvias para alguien con experiencia en la técnica, y todas las relaciones equivalentes a aquellas ilustradas en los dibujos y descritas en la especificación pretenden abarcarse por la presente invención. La descripción anterior y los dibujos son ilustrativos de modificaciones que pueden realizarse sin apartarse de la presente invención, el alcance de las cuales se limitara solamente por las siguientes reivindicaciones. Por lo tanto, lo anterior se considera como ilustrativo solamente de los principios de la invención. Además, debido a que numerosas modificaciones y cambios ocurrirán fácilmente a aquellos con experiencia en la téenica, no se desea limitar la invención a la construcción exacta y operación mostrada y descrita. Y por consiguiente, todas las modificaciones adecuadas y equivalentes están destinadas a caer dentro del alcance de la invención como se reclama.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido caracterizado porque comprende: un par de electrodos conductores, que incluyen un primer electrodo y un segundo electrodo, el primer electrodo y el segundo electrodo son paralelos y separados por un espacio de intervención; y un dieléctrico primario compuesto de un material dieléctrico primario, disponiéndose entre el par de electrodos conductores dentro del espacio de intervención, y que tiene una primer superficie adyacente al primer electrodo y una segunda superficie opuesta adyacente al segundo electrodo; y una segunda capa dieléctrica compuesta de un material dieléctrico secundario, disponiéndose entre y en contacto con la primer superficie del dieléctrico primario y el primer electrodo, la capa dieléctrica secundaria tiene una permitividad aumentada.

2. El dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende: una capa dieléctrica terciaria compuesta de un material dieléctrico terciario, siendo dispuesta entre y en contacto con la segunda superficie del dieléctrico primario y el segundo dieléctrico, la capa dieléctrica terciaria tiene una permitividad aumentada.

3. El dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el material dieléctrico secundario es diferente al material dieléctrico primario.

4. El dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el material dieléctrico secundario es el mismo que el material dieléctrico terciario.

5. El dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la capa dieléctrica primaria tiene un espesor primario, la capa dieléctrica secundaria tiene un espesor secundario, y la capa dieléctrica terciaria tiene un espesor terciario, y el espesor secundario siendo aproximadamente el mismo que el espesor terciario y siendo sustancialmente menor que el espesor primario.

6. El dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la capa dieléctrica secundaria se compone de un polímero aislante.

7. El dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el polímero aislante se compone de un polímero basado en xileno.

8. El dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el polímero basado en xileno es un polímero de puraleno.

9. El dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el polímero aislante tiene una matriz sólida ordenada por campo eléctrico.

10. El dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el polímero aislante tiene una especie intermedia de radical inducido por campo magnético .

11. El dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el polímero aislante tiene una especie intermedia de radical inducido por campo magnético.

12. El dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el polímero aislante tiene una permiti idad aumentada por campo magnético.

13. El dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el polímero aislante tiene una permitividad aumentada por campo eléctrico.

14. Un dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido caracterizado porque comprende: un par de electrodos conductores, que incluyen un primer electrodo y un segundo electrodo, el primer electrodo y el segundo electrodo son paralelos y separados por un espacio de intervención; y un dieléctrico heterogéneo formado integralmente dispuesto entre el par de electrodos conductores dentro del espacio de intervención, el dieléctrico heterogéneo formado integralmente tiene una primer porción que incluye una primer superficie y una primer composición, una porción central y una segunda porción que incluye una segunda superficie opuesta a la primer superficie y una segunda composición, la primer superficie siendo adyacente a y en contacto con el primer electrodo y la segunda superficie opuesta siendo adyacente a y en contacto con el segundo electrodo, y la porción central que tiene una composición central y estando dispuesta entre la primera porción y la segunda porción, y la composición central que tiene una permitividad promedio central, la primera composición tiene una primera permitividad promedio, la segunda composición tiene una segunda permitividad promedio, y la primera permitividad promedio será diferente a la permitividad promedio central, y la segunda permitividad promedio siendo diferente a la permitividad promedio central.

15. El dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la segunda permitividad promedio es aproximadamente igual a la primera permitividad promedio .

16. El dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la segunda permitividad promedio es menor a la permitividad promedio central.

17. El dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque al menos una de la composición central, la primera composición y la segunda composición es una composición de permitividad aumentada por campo magnético

18. El dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque al menos una de la composición central, la primera composición y la segunda composición es una composición de permitividad aumentada por campo eléctrico.

19. El dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la segunda permitividad promedio es mayor que la permitividad promedio central.

20. El dispositivo de almacenamiento de estado de energía eléctrica de estado sólido de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque al menos una de la composición central, primera composición y segunda composición es una composición de permitividad aumentada del grupo que consiste de una composición de permitividad aumentada por campo eléctrico y una composición de permitividad aumentada por campo magnético.