[发明专利]超级电池

摘要

提供了一种电能存储装置，其包括第一导体层和第二导体层、以及正电极和负电极。第一导体层和第二导体层中的各者具有涂有离子材料或偶极性材料的两个表面。第一导体层和第二导体层以及夹在它们之间的离子材料层组成双层。数百万个依次堆叠在一起的双层组成多层结构。正电极附接到第一个导体层，并且负电极附接到最后一个导体层。第一导体层以纳米级间隔堆叠在第二导体层的顶部上，并且这两个导体层之间具有离子材料层，从而形成双层结构和量子异质结构。第一导体层和第二导体层形成双层，该双层被配置成将电能以结合能的形式存储在双层中。

主权项

1.电能存储装置，其包括：多层结构中的第一导体层，所述第一导体层的两个表面包括第一离子材料或偶极性材料层，所述第一离子材料或偶极性材料层与所述第一导体层的所述两个表面的整个导体表面相邻并且是电绝缘的；所述多层结构中的第二导体层，所述第二导体层的两个表面包括第二离子材料或偶极性材料层，所述第二离子材料或偶极性材料层与所述第二导体层的所述两个表面的整个导体表面相邻并且是电绝缘的，其中，所述第一导体层和所述第二导体层以及夹在这两者之间的所述离子材料层组成双层异质结构，其中，所述导体层的厚度和所述导体层之间的所述间隔是纳米级的，以形成激子和离子的量子偶极子系统，使得在所述双层结构中发生激子偶极子和离子偶极子之间的相互作用，其中，数百万个纳米厚度的所述导体层组成多层结构，所述多层结构的两个导体表面在所述两个导体表面的整个表面上涂有离子材料或偶极性材料，并且所述多层结构的所述两个导体表面是电绝缘的，其中，所述多层由数百万个所述双层组成，其中，所述离子材料或偶极性材料层包括选自由MgSO₄、LiPF₆、LiC1O₄、LiN(CF₃SO₂)₂、LiBF₄、LiCF₃SO₃、LiSbF₆、Li₄Ti₅O₁₂、离子聚合物、离子矿物材料和偶极性材料组成的所述组中的离子材料或偶极性材料，其中，所述离子材料或偶极性材料是MgSO₄，其中，所述导体层的厚度和所述导体层之间的所述间隔是纳米级的，以形成激子和离子的量子偶极子系统，使得在所述双层结构中发生激子偶极子和离子偶极子之间的相互作用；正电极，所述正电极附接到所述多层结构中的第一个导体层；以及负电极，所述负电极附接到所述多层结构中的最后一个导体层，其中，所述多层结构中的每个导体层都与电流断开、绝缘并隔离，并且每个导体层不是电流收集器，而是激子偶极子收集器，其中，因为所述多层结构中的电流会破坏所述偶极子，所以除了附接到铜(导体)板上的所述电极之外，所述多层结构中既不允许出现电子电流也不允许出现离子电流，其中，所述第一导体层以纳米级的间隔堆叠在所述第二导体层的顶部上，并且所述离子材料或偶极性材料层夹在所述第一导体层和所述第二导体层之间，以便形成双层结构，其中，所述第一导体层和所述第二导体层形成所述双层，所述双层被配置成将电能以结合能的形式存储在所述双层中，其中，通过在垂直于所述层平面板的所述方向上向所述正电极和所述负电极施加DC电压，所述电能存储在所述双层中，其中，通过使用预定频率范围内的外部AC场作为具有触发电源的引导波，存储的所述电能被释放并输出到所述电极，其中，采用导体层是因为价电子跳跃到导带所需的激发能低，并且采用所述纳米厚度的导体层是因为为了在导体层和离子层的所述界面处形成极化子，所述层周期在所述垂直方向上的所述长度的所述倒数应该很大，其中，所述多层结构中的所述层周期的所述长度在所述纳米级范围内，以在所述双层中具有量子偶极子相互作用，其中，对于电能存储装置，所述多层结构中的所述层周期的所述长度在所述纳米级范围内，使得所述层在所述垂直方向上的所述空间周期与所述双层中的极化子形成和所述层的厚度直接相关，其中，在垂直于所述层的方向上引入并形成偶极子线性链，并且控制所述光学振动以通过所述声学振动和前述的两种振动的频率来调节所述光学振动，其中，所述层的厚度和所述层之间的间隔在所述纳米级范围内，以形成量子偶极子系统和激子，其中，多层结构中的所述层的厚度和间隔在所述纳米级范围内，以便使极化子相互作用有效，并且在导体层和离子层之间的所述界面处形成极化子对于在所述双层中存储电能是很重要的，因为所述激子偶极子和离子偶极子结构已经转变为所述激子双极化子，所述激子双极化子导致在所述双层中形成稳定的所述反铁电结构，其中，当施加外场时，通过来自所述电极的偶极子场(伪自旋波)向所述空状态的传播，离子极化和价电子到导带的激发在所述多层系统中产生集体偶极子，其中，激子偶极子和离子偶极子之间的所述相互作用能取决于所述双层中的所述偶极子的所述方向和所述位置，所述相互作用能是在所述垂直于所述层的方向上的准一维相互作用其中，在纳米尺度上，量子异质结构中的电荷极化是量子偶极子，其中，在二能级系统的所述本征态中描述电子偶极子和离子偶极子的所述状态，所述二能级系统代表转变，其中，激子偶极子和离子偶极子的所述相互作用项描述了伪自旋波在垂直于所述层板的方向上穿过所述层的传播，其中，所述伪自旋波通过施加的电源穿过所述层传播，并且当所述伪自旋波在所述垂直方向上传播时，所述偶极子随着外场持续供电而遍布所述多层结构，其中，通过极化子相互作用产生充电过程的机制，并且通过极化子相互作用和库仑力，所述偶极子在充电时不断转变为所述反铁电纳米结构，其中，极化子相互作用特别强烈，以致于所述导体层中的所述激子分解成所述电子和所述空穴，从而在所述双层中形成所述正极化子和所述负极化子，其中，一个导体层上的所述正极化子和另一个导体上的所述负极化子结合在一起，以在所述双层中形成所述激子双极化子，并且其中，在所述多层结构中存储能量的所述机制是从所述偶极子系统转变为反铁电纳米结构的转变过程，所述反铁电纳米结构是通过在所述双层中施加的电源而产生的。