高电压高功率储能器件、系统及相关联方法技术方案

本发明专利技术涉及高电压高功率储能器件、系统及相关联方法。提供了一种具有提高的操作电压的高功率密度储能器件。这种器件可包括在导电衬底上具有结构化表面的阴极，被定位成与该阴极邻近的阳极，其中该阳极包括具有结构化表面的硅衬底，以及其中该阴极的结构化表面被定向成朝向该阳极的结构化表面。该器件还包括施加到阳极的结构化表面的介电材料，施加到阴极的结构化表面的导电材料或者赝电容材料；以及设置在阴极和阳极之间的电解质。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。提供了一种具有提高的操作电压的高功率密度储能器件。这种器件可包括在导电衬底上具有结构化表面的阴极，被定位成与该阴极邻近的阳极，其中该阳极包括具有结构化表面的硅衬底，以及其中该阴极的结构化表面被定向成朝向该阳极的结构化表面。该器件还包括施加到阳极的结构化表面的介电材料，施加到阴极的结构化表面的导电材料或者赝电容材料；以及设置在阴极和阳极之间的电解质。【专利说明】
技术介绍
从具有高电压和高功率能力的储能容量中受益的新兴系统通常采用电容器型器件，例如常规电化学电容器或者具有基于电解器件的混合形式的电容器。电容器可广泛用于从电路和功率输送到电压调节和电池更换变动的应用。电容性器件可存储的总能量可由该器件的有效表面面积、间隔的距离以及其在所累积的电荷之间的电容率，以及空间的电压的平方来确定。 随着电容器技术的继续发展，已经涌现出几种类型。作为一个例子，电双层电容器(EDLC)，也称作超级电容器，其特征在于高储能和功率密度，尺寸小，并且重量低，并且因此在各种应用中的使用中成为有力竞争者。然而，常规的EDLC趋向于具有仅几伏的大大限制的适用电压。另一方面，常规的电解电容操作于高电压(多达几百伏)，但是由于表面面积有限所以导致能量容量较低。 【专利附图】【附图说明】 图1是根据本专利技术实施例的储能器件的一部分的示意图； 图2是根据本专利技术实施例的硅衬底的结构化表面的一部分的示意图； 图3是根据本专利技术实施例的储能器件的一部分的示意图； 图4是根据本专利技术实施例的包括储能器件的单片器件的示意图；以及 图5是根据本专利技术实施例的增加储能器件的操作电压和储能容量的方法的流程图。 【具体实施方式】 为了说明的目的，尽管下面的详细说明中包含了许多详情，但是本领域的普通技术人员应该清楚可以对下面细节做出许多改变或替换并且这些改变或替换可视为包括在本文中。 因此，没有所阐述的任何权利要求的一般性的任何损失，并且没有对所阐述的权利要求施加任何限制的情况下来阐述下面的实施例。还应该理解的是，本文中所使用的术语的目的仅在于描述特定的实施例，并不旨在进行限制。除非另有定义，否则本文中所使用的所有技术和科技术语具有本专利技术所属的本领域普通技术人员所通常理解的相同含义。 如该说明书和所附权利要求使用的那样，单数形式“一”、“一个”和“该”包括多个指示对象，除非上下文明确地另有说明。因此，例如“一层”的参考包括了多个这样的层。 在本说明书中，“包括”，“包含”以及“具有”等等在美国专利法中具有将其授予给它们的含义，并且意味着“包括”，并且通常解释为开放式术语。术语“由……构成”或者“由……组成”是封闭式术语，并且仅包括与这样的术语结合所具体列出的部件、结构、步骤等等，其也是根据美国专利法得出的。“基本由……构成”或者“主要由……构成”具有由美国专利法授予给它们的含义。特别是，这种术语通常是封闭式术语，除非允许包含其他的项目、材料、部件、步骤或者元件，其并未在实质上影响与之结合使用的(一个或多个)项目的基本和新颖的特性或功能。例如，存在于成分中但是不影响成分性质或特性的微量元素如果出现在“主要由……构成”的语境下，将是可允许的，即使并没有明确记载于遵循这种术语的项目列表中。当使用开放式术语，例如“包括”或者“包含”时，应该理解的是，应该也给予对“主要由……构成”的语言和“由……构成”语言的直接支持，如同已明确陈述。 说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等等，如果存在的话，用于在类似的元件之间进行区分，并不一定用于描述特定的顺序或者按时间次序。应该理解的是，这样使用的术语在适当的情况下是可以互换的，以使得例如本文中所描述的实施例能够以在本文中说明或以其他方式示出的那些不同的顺序进行操作。类似地，如果本文中将一种方法描述为包括一系列的步骤，这些步骤在本文中出现的次序并不一定这些步骤必须被执行的唯一次序，并且某些所述的步骤可以省略，和/或本文中未描述的某些其他步骤可以添加到该方法中。 说明书和权利要求书中的术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“之上”、“下面” 等等，如果存在的话，用于说明的目的，并且不一定用于描述永久的相对位置。应该理解的是，这样使用的术语在适当的情况下是可以互换的，以使得本文中所描述的实施例能够以在本文中说明或以其他方式示出的那些不同的定向进行操作。术语“耦合”，如本文所述，被定义为以电气或非电气方式直接或间接连接。本文中被描述为彼此“邻近”的对象，根据该短语被使用的上下文，可以彼此物理接触，彼此很靠近，或者彼此在相同的整体区域或面积上。本文中的短语“在一个实施例中”，或者“在一个方面”并不必全部表示相同的实施例或者方面。 如本文所用，术语“基本上”表示动作、特征、特性、状态、结构、项目或者结果全部或者几乎全部的范围或程度。例如，“基本上”被封闭的物体可表示为该物体或者被完全封闭或者几乎完全封闭。与绝对完全性的确切可允许的偏差程度在某些情况下取决于特定的情景。然而，总的来说，完全的接近度将会具有如同获得绝对和全部完全相同的总体结果。在否定使用时“基本上”的使用同样适用于表示动作、特征、特性、状态、结构、项目或者结果的完全缺少或者接近完全缺少。例如，“基本上没有”颗粒的组分或者是完全缺少颗粒，或者是接近完全缺少颗粒从而使得其效果将与完全缺少颗粒相同。换句话说，“基本上没有”成分或元素的组分仍然可实际包含这种项目，只要不存在其可测量效果即可。 如本文中所使用的那样，术语“大约”用于通过假定给定值可以“略高于”或者“略低于”端点而提供了数值范围端点的灵活性。 如本文中所使用的那样，为方便起见，多个项目、结构元件、组成元素和/或材料可在公共列表中呈现。然而，这些列表应该构建成如同该列表的每个成员单独被识别为独立并且唯一的成员。因此，这种列表的单独成员不应该依据它们在相同组中的出现且没有相反指示而被解释为相同列表的任何其他成员的法律上的等效。 浓度、量、以及其他数值数据在本文中可以以范围的格式表达或者表示。应该理解的是，这种范围格式仅仅为了方便和简便起见而使用，因此应该灵活解释为不仅包括该范围的界限所明确记载的数值，而且还包括该范围内所包含的所有单独数值或者子范围，就像每个数值和子范围被明确记载。作为例示，数值范围“约I到约5”应该解释为不仅包括明确记载的值约I到约5，而且还包括所指示范围内的单独值和子范围。因此，包括在这个数值范围内的是诸如2、3、4的单独值以及诸如从I到3，从2到4以及从3到5等的子范围等等，以及单独的1、2、3、4、5。 这种相同的原理适用于仅记载一个数值作为最小或最大值的范围上。此外，这种解释应该适用，而不管所描述的范围或者特性的宽度。 贯穿本说明书中的对“示例”的引用意味着与该示例结合所描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书的各个位置中短语“在一个示例中”的出现并不一定全都指代相同的实施例。 【具体实施方式】 下面提供了技术实施例的初始概述，并且然后进一步详细描述了特定的技术实施例。这种初始概述旨在帮助读者更快速地理解该技术，并且不旨在确定该技术的关键的或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高功率密度储能器件，其具有提高的操作电压，包括：在导电衬底上具有结构化表面的阴极；被定位成与该阴极邻近的阳极，阴极的结构化表面被定向成朝向阳极的表面；施加到阳极的结构化表面的介电材料；施加到阴极的结构化表面的导电材料或赝电容材料；以及设置在阴极和阳极之间的电解质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈朝晖，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US