一種量子物理蓄電池及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及微觀粒子領域，根據(jù)量子力學理論計算的物理方法直接存儲并釋放出電能；尤其涉及一種量子物理蓄電池及其制備方法。
[0002]
【背景技術】
[0003]眾所周知，能源和環(huán)境是人類社會賴以生存和發(fā)展并極為重要的物質基礎。世界各國自先后建立起以石油、煤炭和天然氣等化石燃料為基礎的能源體系以后，極大地推動了人類社會的進步、繁榮與發(fā)展。但是，隨著當今世界各國所遭遇到的各種天災人禍等事實的慘痛教訓和人類戰(zhàn)略科學預測能力的不斷提高，人類愈來愈感覺到其前進道路上將面臨著嚴峻的兩難困境:不可再生的化石燃料有限，并將逐漸走向枯竭，能源危機的風暴愈演愈烈；化石燃料的大量開采和使用，造成了環(huán)境的嚴重污染及生態(tài)平衡的破壞。因此，世界各國的有識之士都急于尋找能源安全戰(zhàn)略措施，大力開發(fā)以太陽能、風能、生物質能、地熱能、水電、核電以及宇宙間蘊藏的其他清潔能源，并極為重視研發(fā)應用先進的能源存儲和傳輸系統(tǒng)。
[0004]蓄電池作為能源的存儲和傳輸系統(tǒng)的應用，在世界范圍內非常廣泛:如手機、筆記本電腦、數(shù)碼相機、MP3、手電筒、兒童玩具、電冰箱、電視機、電磁爐、吸塵器、微波爐、音響、電烤箱、電鍋、電抽油煙機、洗衣機、電熱水器等個人及家用電器；還有割草機、電鉆機、鋸木機等攜帶型電動工具；大的方面還有電動汽車、電動機車、電動飛機、電網調峰、電訊傳輸塔、電動輪船以及國防和航天方面的單兵武器、火炮、防寒服、電熱被、魚雷發(fā)射、無人機、直升機、單人飛機、坦克、運輸機車、潛水艇、軍艦、航母、導彈、火箭、飛船系統(tǒng)等等，因此，蓄電池有包羅萬象的應用前景。
[0005]當前，世界范圍內使用的電池主要有鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池、空氣動力電池和氫燃料電池；但上述電池存在重量和體積大、充電時間長、生產成本高、能量和功率密度低等問題。
[0006]因此，如何解決上述問題成為本領域技術人員亟需解決的技術問題。
[0007]

【發(fā)明內容】

[0008]針對【背景技術】中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種量子物理蓄電池，該蓄電池和現(xiàn)有的鋰離子電池相比，在相同的負載運行狀況下，重量和體積均降低了數(shù)十倍，甚至上百倍；而其儲電量卻提高了數(shù)十甚至上百倍；且該蓄電池可以在幾分鐘或十幾分鐘的時間內完成充電；生產成本降低了三分之二。本發(fā)明的另一目的是提供一種制備本發(fā)明的蓄電池的方法。
[0009]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的:
一種量子物理蓄電池，所述蓄電池由百萬級數(shù)量的電容單元并聯(lián)構成，所述電容單元包括兩個磁性層和一個電介質層；所述電介質層被夾持在兩個所述磁性層之間；所述磁性層由若干層薄膜構成，所述磁性層為永磁體；所述電介質層兩側的磁性層磁極性相反。
[0010]進一步，所述電介質層的材質為三氧化鈦，電介質層由若干層三氧化鈦薄膜構成。
[0011]進一步，所述磁性層的材質為鐵、鈷、鎳合金；所述磁性層是由重粒子沖擊鐵、鈷、鎳合金表面形成。
[0012]進一步，所述磁性層薄膜的厚度小于lnm。
[0013]進一步，所述蓄電池單體的長寬高為:5mm、4mm和Imm ;封裝后的蓄電池單體的長寬高為:6.5臟、6.5臟和2.5臟。
[0014]進一步，所述方法包括如下步驟:
1)使用重粒子沖擊鐵、鈷、鎳合金表面形成薄膜；若干層薄膜疊加在一起構成磁性層；將所述磁性層加熱并施加強磁場，使磁性層成為永磁體；
2)使用重粒子沖擊三氧化鈦的表面形成三氧化鈦薄膜，若干層所述三氧化鈦薄膜疊加在一起構成電介質層；
3)將所述電介質層放入所述兩層磁極性相反的磁性層之間構成電容單元；
4)將百萬級數(shù)量的電容單元并聯(lián)，然后通過半導體制程的方法將百萬級數(shù)量并聯(lián)的電容單元制成單體蓄電池并制成8英寸或12英寸的晶圓，將所述晶圓進行切割，得到標準單體蓄電池，然后對標準單體蓄電池進行封裝；
5)根據(jù)所需電池的額定容量將步驟4)中得到的封裝好的所述標準蓄電池單體進行并聯(lián)，得到符合要求的蓄電池模組。
[0015]進一步，所述步驟I)具體為:根據(jù)磁性層所需的所述薄膜層數(shù)，確定所述步驟I)中重粒子沖擊的次數(shù)，然后按確定的沖擊次數(shù)對所述鐵、鈷、鎳合金表面進行連續(xù)沖擊，直至得到所需的薄膜層數(shù)；若干層所述薄膜疊加在一起構成磁性層；之后將所述磁性層加熱并施加強磁場，使磁性層成為永磁體。
[0016]本發(fā)明具有以下積極的技術效果:
本申請的量子物理蓄電池和目前普遍使用的鋰離子電池相比，在相同的負載運行狀況下，重量和體積均降低了數(shù)十倍，甚至上百倍；而其儲電量卻提高了數(shù)十甚至上百倍；且該蓄電池可以在幾分鐘或十幾分鐘的時間內完成充電；生產成本降低了三分之二。在目前的移動電源領域具有無與倫比的優(yōu)勢，其未來市場發(fā)展?jié)摿薮蟆?br>[0017]
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的電容單元的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明由電容單元到標準蓄電池單體的流程圖；
圖3是本發(fā)明封裝后的標準蓄電池單體結構示意圖；
圖4是本發(fā)明的蓄電池使用狀態(tài)示例圖。
[0019]
【具體實施方式】
[0020]下面，參考附圖，對本發(fā)明進行更全面地說明，附圖中標示出了本發(fā)明的示例性實施例。然而，本發(fā)明可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應理解為局限于這里敘述的示例性實施例。而是，提供這些實施例，從而使本發(fā)明全面和完整，并將本發(fā)明的范圍完全地傳達給本領域的普通技術人員。
[0021]為了易于說明，在這里可以使用諸如“上”、“下”、“左”、“右”等空間相對術語，用于說明圖中示出的一個元件或特征相對于另一個元件或特征的關系。應該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術語意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性術語“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉90度或位于其他方位)，這里所用的空間相對說明可相應地解釋。
[0022]本發(fā)明涉及的量子物理電池(Quantum Mechanics Physical Battery，簡稱Qmpb),涉及一種微觀粒子領域，其是根據(jù)量子力學理論計算的物理方法直接儲存并放出電能的蓄電池。該電池的微型機構類似一個平板電容，即以一個電介質層夾在兩個磁性層之間的夾心形式來建立納米電容單元；而一個標準量子物理電池是并聯(lián)了百萬級數(shù)量的納米電容單元，并以半導體薄膜制程實現(xiàn)規(guī)?；a。
[0023]Qmpb在充電時，直接將電子儲存于磁性層中，特別是電容充電時能使電子更緊密地靠在一起，從而提高磁性層中的電子密度，由此產生巨磁電容效應，英文稱之為GiantMagneto Capacitance，簡稱 GMC 效應。
[0