本發明屬于新型高能儲能電池,具體涉及一種基于二維插層晶格與柵控勢壘調控的分級釋能鎖能電池結構。
背景技術:
1、傳統鋰離子電池能量密度逼近理論極限,且存在熱失控、循環衰減、自放電等問題。相變儲能、晶格插層儲能等新型高能體系雖具備超高能量密度,但普遍存在放電不可控、易雪崩式釋放、無法平穩持續輸出的工程死穴。現有技術缺乏有效鎖能與緩放機制,難以實現實用化。
2、本發明通過柵控勢壘+陣列分級釋能,從結構層面徹底解決高能儲能“存得住、放得穩、關得死”的核心難題。
技術實現思路
1、3.1?發明目的
2、提供一種高能量密度、零自放電、放電平穩可控、長循環壽命的晶格鎖能電池。
3、3.2?技術方案
4、一種柵控分級釋能晶格鎖能電池,其特征在于,包括:
5、層狀堆疊結構,自上而下依次為:
6、上集電極、控制柵極、可控勢壘層、鎖能層、儲能相變層、下集電極。
7、所述可控勢壘層為h-bn或非晶氮化硅薄膜,用于柵壓調控電子隧穿。
8、所述鎖能層為mos2二維插層結構,用于限制相變雪崩、穩定高能態。
9、所述儲能相變層為gese基相變材料,用于高能態存儲與電子釋放。
10、電池整體采用微米級陣列化布局,每個微單元獨立可控,實現分級釋能與恒流輸出。
11、3.3?工作機制
12、充電:高頻脈沖電場驅動gese進入高能嵌入相,mos2鎖能層鎖定結構。
13、鎖能:控制柵極零電壓,勢壘層完全關閉,實現零自放電長期存儲。
14、緩放電:施加柵控電壓打開部分單元勢壘,逐行逐列輪詢釋能,輸出平穩。
15、急停:柵壓歸零,所有單元瞬時鎖死,放電立即終止。
16、3.4?有益效果
17、能量密度≥1200?wh/kg,遠超傳統鋰電池。
18、自放電<0.1%/年,可長期儲存。
19、放電連續可控,無雪崩、無熱失控。
20、循環壽命≥10萬次,結構無損耗。
21、工作溫度范圍寬:-40℃~+150℃。
1.一種柵控分級釋能晶格鎖能電池,其特征在于,包括層狀堆疊結構,自上而下依次設置:
2.根據權利要求1所述的電池,其特征在于,
3.根據權利要求1所述的電池,其特征在于,
4.根據權利要求1所述的電池,其特征在于,
5.根據權利要求1所述的電池,其特征在于,
6.根據權利要求1所述的電池,其特征在于,
7.根據權利要求1所述的電池,其特征在于,
8.根據權利要求1所述的電池,其特征在于,
9.根據權利要求1所述的電池,其特征在于,
10.根據權利要求1所述的電池,其特征在于,