[发明专利]储存和释放电能的层合装置

说明书

本发明提供一种储存电能的层合装置，具有依次连接的第一集电体、第一半导体、介电体、第二半导体、第二集电体，所述的第一半导体与第二半导体可以是不同品种的半导体，第一集电体和第二集电体具有能够分别连接电源正极和负极的引出装置，介电体优选是介电常数为1000‑50000的钛酸盐类的陶瓷。储存电能的装置可以与其它元器件连接构成释放电能的装置。本发明具有耐高压、耐高低温、储存能量较大、寿命长久的优点。

技术领域

本发明涉及一种电荷或电能储放的层合结构元器件。

背景技术

普通的电容器和充电电池是用于储存和释放电荷或电能的常见元器件。

传统的含有PN结的半导体，外加正向电压时电荷和电流在其内部能够传导，施加反向电压时不导通，很低的反向电压（比如>5V）就可能将其击穿。

超级电容器，又叫双电层电容器、电化学电容器，它是一种电化学元件，通过极化电解质来储能。超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板，实际上形成两个容性存储层，多孔电极板的比表面积巨大，所以电容很大。超级电容器正常工作状态下电压为3V以下，如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解。所以其储存的能量不如蓄电池大。而蓄电池放电功率小，超级电容大。蓄电池充电较慢，超级电容充电较快。两者都只能在-40度到70度之间工作。

2015年9月，中国科学院上海硅酸盐研究所和北京大学的崔厚磊、黄富强等研究者发现了一种全新的超级电容器性能优异的氮化铌电极材料和氮掺杂的有序介孔石墨烯电极材料。增加了电化学储能活性，又没有降低材料的高导电率，比容量高很大，组装成的对称器件能快速充电和快速放电，但是耐电压较低，只有几伏特（<6V）。

专利申请号为992578353的半导体蓄电池，由壳体、导线、充电极板、绝缘体、pn型半导体板、良导体板组成。它是在壳体内由左至右装上充电极板、绝缘体和焊接为一体的两边是良导体板中间是p、n型半导体板的组合体，壳体两侧和中间分别引出充电极板和良导体板的三根导线。当充电时，由左侧充电极板导线连接外加直流电源正极，右侧良导体板引出导线连接直流电源负极。放电时，壳体中间引出的良导体板导线和壳体右侧良导体板导线与负荷串连。事实上该装置基本不具有实用价值，因为绝缘体的存在，使其基本不能充电，只能在绝缘体的两侧集聚正负电荷，紧密相连的p、n型半导体板不起任何作用，基本不能放电。

申请号为2006100883842的发明涉及一种高压电容的电介质配方，为解决目前的电介质在高压应用领域中存在的耐压值低、介电常数低、介质损耗大的缺点，本发明钛酸钡BaTiO380％、钛酸钙CaTiO38-10％、氧化锌ZnO 0.1-2％、二氧化锰MnO20.1-1％、三氧化二镝Dy2O34-8％、钛酸镁MgTiO33-5％组成电介质，这样就可以将电容的交流耐压值提高到1.5kV/mm，介电常数ε≈6000，在100Hz-10kHz的交流工作电流中，介质损耗≤0.0006，适用于作旁路，耦合使用或用于在低频损耗和电容量高、稳定性都非重要的鉴频电路中。该发明给出了制造耐高压电容的有益启示。

发明内容

发明目的：

本发明提供一种储能较大、耐压较高、功率较大的储存电能和释放电能的装置。

技术方案：

一种储存电能的层合装置，具有多个连接在一起的内部元件，具有类似电容的结构，在其外围或者有绝缘体或保护壳体，具有依次连接的第一集电体、第一半导体、介电体、第二半导体、第二集电体，第一集电体和第二集电体上具有能够分别连接电源正极和负极的引出装置（类似于电极，所述的集电体厚度介于1μm~5.0mm），以便连接电源后充正负电荷，在两个集电体之间具有电压，正负电荷分别位于介电体两侧的集电体内表面（靠近半导体的那面）和半导体内部空间中，能够实现分别储存较多的正负电荷和电能的功能；而且充电后正负电荷或传导电流基本不能在介电体中通过（类似电容器两极板之间仅供位移电流通过）。