本發(fā)明涉及電能儲(chǔ)存技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磁性電容器及其制作方法。

背景技術(shù)：

電容裝置尤其是電容的容量，影響電子裝備的執(zhí)行效能和作業(yè)時(shí)間，尤其是發(fā)展電能存儲(chǔ)量大的電池，或者大容量電容取代電池，不但有重量輕、體積小、無污染等優(yōu)勢(shì)，也能極大改善現(xiàn)今人們的生活。

磁電容的結(jié)構(gòu)中包含的磁性層具有磁南極和磁北極，磁極化是磁體中磁疇綜合反映的結(jié)果，請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1中繪制的是因磁電容中磁性物質(zhì)不均勻等原因?qū)е麓女牭臉O化方向不同，磁極化方向是眾多磁疇綜合反映的結(jié)果，值得注意的是磁鐵邊緣存在磁力線，而這種磁力線因?yàn)榇盆F內(nèi)部磁疇的分布而閉合。

由于現(xiàn)有技術(shù)中的磁電容體積較大、質(zhì)量大且容量小。因此，提供一種容量大，體積小，重量輕的電容，有實(shí)際需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中磁電容體積較大、質(zhì)量大且容量小的問題，提供一種磁性電容器及其制作方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一方面，提供一種磁性電容器，包括卷芯；

所述卷芯包括依次層疊的第一磁性層、第一順磁金屬顆粒層、第一介電層、共用導(dǎo)電層、第二介電層、第二順磁金屬顆粒層及第二磁性層；

所述第一介電層及所述第二介電層用于儲(chǔ)存電能；所述第一磁性層用于對(duì)所述第一順磁金屬顆粒層進(jìn)行磁化；所述第一順磁金屬顆粒層用于對(duì)所述第一介電層的表面產(chǎn)生磁化；所述第二磁性層用于對(duì)所述第二順磁金屬顆粒層進(jìn)行磁化；所述第二順磁金屬顆粒層用于對(duì)所述第二介電層的表面產(chǎn)生磁化；

所述卷芯還包括第一導(dǎo)電裝置、第二導(dǎo)電裝置及第三導(dǎo)電裝置，所述第一導(dǎo)電裝置設(shè)置于所述共用導(dǎo)電層的一端，所述第二導(dǎo)電裝置設(shè)置于所述第一磁性層及所述第一順磁金屬顆粒層的一端，所述第三導(dǎo)電裝置設(shè)置于所述第二順磁金屬顆粒層及所述第二磁性層的一端。

在本發(fā)明所述的磁性電容器中，所述卷芯為卷狀結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明所述的磁性電容器中，所述第一磁性層的磁極化方向與所述第二磁性層的磁極化方向平行；所述第一磁性層的磁極化方向及所述第二磁性層的磁極化方向垂直于所述第一介電層或所述第二介電層所在的平面；其中，所述第一磁性層的磁極化方向與所述第二磁性層的磁極化方向相同或相反。

在本發(fā)明所述的磁性電容器中，所述第一導(dǎo)電順磁顆粒層及所述第二導(dǎo)電順磁顆粒層均具有順磁金屬顆粒堆積結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明所述的磁性電容器中，當(dāng)該磁性電容器被充電時(shí)，所述第一導(dǎo)電裝置作為第一電極，所述第二導(dǎo)電裝置及所述第三導(dǎo)電裝置作為第二電極，通過所述第一電極及第二電極與一電源耦接。

在本發(fā)明所述的磁性電容器中，當(dāng)該磁性電容器被放電時(shí)，所述第一導(dǎo)電裝置作為第一電極，所述第二導(dǎo)電裝置及所述第三導(dǎo)電裝置作為第二電極，通過所述第一電極及第二電極與一負(fù)載耦接。

在本發(fā)明所述的磁性電容器中，所述卷芯還包括第一絕緣層及第二絕緣層，所述第一絕緣層設(shè)置于所述第一磁性層外側(cè)，所述第二絕緣層設(shè)置于所述第二磁性層外側(cè)。

在本發(fā)明所述的磁性電容器中，所述第一絕緣層及所述第二絕緣層均包括一至多層絕緣薄膜。

在本發(fā)明所述的磁性電容器中，所述第一磁性層及所述第二磁性層均包括一至多層磁性薄膜；

所述第一介電層及所述第二介電層均包括一至多層介電薄膜；

所述共用導(dǎo)電層包括一至多層導(dǎo)電薄膜。

另一方面，提供一種磁性電容器的制作方法，包括：

依次層疊第一磁性層、第一順磁金屬顆粒層、第一介電層、共用導(dǎo)電層、第二介電層、第二順磁金屬顆粒層及第二磁性層；通過所述第一介電層及所述第二介電層儲(chǔ)存電能；通過所述第一磁性層對(duì)所述第一順磁金屬顆粒層進(jìn)行磁化；通過所述第一順磁金屬顆粒層對(duì)所述第一介電層的表面產(chǎn)生磁化；通過所述第二磁性層對(duì)所述第二順磁金屬顆粒層進(jìn)行磁化；通過所述第二順磁金屬顆粒層對(duì)所述第二介電層的表面產(chǎn)生磁化；

將第一導(dǎo)電裝置設(shè)置于所述共用導(dǎo)電層的一端，將第二導(dǎo)電裝置設(shè)置于所述第一磁性層及所述第一順磁金屬顆粒層的一端，將第三導(dǎo)電裝置設(shè)置于所述第二順磁金屬顆粒層及所述第二磁性層的一端；從而將所述第一磁性層、所述第一順磁金屬顆粒層、所述第一介電層、所述共用導(dǎo)電層、所述第二介電層、所述第二順磁金屬顆粒層、所述第二磁性層、所述第一導(dǎo)電裝置、所述第二導(dǎo)電裝置及所述第三導(dǎo)電裝置組成卷芯；

將所述卷芯繞制成卷狀結(jié)構(gòu)以形成磁性電容器。

上述公開的一種磁性電容器及其制作方法具有以下有益效果：通過各層的相互作用，增加磁性電容器的容量；將原有的長(zhǎng)方形平板磁電容繞卷成卷曲的形態(tài)以減小體積，便于制作。

附圖說明

圖1為永磁鐵和磁性物質(zhì)磁極表面磁疇的磁極方向示意圖；

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例提供的卷芯的結(jié)構(gòu)剖面圖；

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種磁性電容器的卷狀結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一實(shí)施例提供的充電電路的連接示意圖；

圖5為本發(fā)明一實(shí)施例提供的放電電路的連接示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供了一種磁性電容器10及其制作方法，其目的在于，通過構(gòu)造有精細(xì)結(jié)構(gòu)的薄膜層，內(nèi)部總共有9層，其中中間7層包括第一磁性層101、第二磁性層107、第一順磁金屬顆粒層102、第二順磁金屬顆粒層106、共用導(dǎo)電層104、第一介電層103及第二介電層105，第一磁性層101和第二磁性層107的磁極化方向平行，且第一磁性層101對(duì)第一順磁金屬顆粒層102進(jìn)行磁化，進(jìn)而第一順磁金屬顆粒層102對(duì)第一介電層103表面產(chǎn)生磁極化，從而增加第一介電層103介電常數(shù)，第二磁性層107對(duì)第二順磁金屬顆粒層106進(jìn)行磁化進(jìn)而第二順磁金屬顆粒層106對(duì)第二介電層105表面產(chǎn)生磁極化作用，從而增加第二介電層105介電常數(shù)，這樣增加了作為磁性電容器10的介電質(zhì)的介電常數(shù)，同時(shí)第一順磁金屬顆粒層102和第二順磁金屬顆粒層106采用納米金屬顆粒堆積或生長(zhǎng)的方式，增加了磁性電容器10的極板表面積。在以上共同作用下，增加了該型磁性電容器10的容量。此外，整個(gè)磁電容原為一張長(zhǎng)方形的平板磁電容，利用卷曲的形態(tài)減小體積，便于制作。

參見圖2，圖2為本發(fā)明一實(shí)施例提供的卷芯100的結(jié)構(gòu)剖面圖，該種磁性電容器10包括卷芯100；所述卷芯100包括依次層疊的第一磁性層101、第一順磁金屬顆粒層102、第一介電層103、共用導(dǎo)電層104、第二介電層105、第二順磁金屬顆粒層106及第二磁性層107；所述卷芯100還包括第一導(dǎo)電裝置108、第二導(dǎo)電裝置109及第三導(dǎo)電裝置110，所述第一導(dǎo)電裝置108設(shè)置于所述共用導(dǎo)電層104的一端，所述第二導(dǎo)電裝置109設(shè)置于所述第一磁性層101及所述第一順磁金屬顆粒層102的一端，所述第三導(dǎo)電裝置110設(shè)置于所述第二順磁金屬顆粒層106及所述第二磁性層107的一端。

第一磁性層101和第二磁性層107磁極化方向平行，可以同向平行，也可以反向平行，同時(shí)該磁極化方向垂直于第一介電層103或第二介電層105所在的平面。第一介電層103和第二介電層105分別配置于第一順磁顆粒層和共用導(dǎo)電層104以及共用導(dǎo)電層104和第二順磁金屬顆粒層106之間，用于儲(chǔ)存電能。利用第一順磁顆粒層和第二順磁顆粒層分別對(duì)第一介電質(zhì)和第二介電質(zhì)的磁化效應(yīng)，分別增加第一介電層103和第二介電層105的介電常數(shù)，同時(shí)由于第一順磁金屬顆粒層102和第二順磁金屬顆粒層106采用納米金屬顆粒堆積的方式，可以增加磁性電容器10的極板表面積。通過以上結(jié)構(gòu)可以增加該磁性電容器10的容量。

第一磁性層101和第二磁性層107可以用鐵基、鎳基或鈷基合金等材料制成；第一順磁金屬顆粒層102和第二順磁金屬顆粒層106可以用鐵基、鎳基或鈷基合金等材料納米粉末制備；共用導(dǎo)電層104可由銀或銅薄膜制成，也可以用順磁金屬物質(zhì)制備；第一絕緣層111和第二絕緣層112可以用陶瓷薄膜或絕緣塑料的等制備；第一介電層103和第二介電層105可以由相對(duì)介電常數(shù)大的材料如鈦酸鋇或鈦的氧化物制成；第一導(dǎo)電裝置108、第二導(dǎo)電裝置109及第三導(dǎo)電裝置110由電阻率低的導(dǎo)電材料制備。

其中第一順磁金屬顆粒層102和第二順磁金屬顆粒層106可以通過化學(xué)沉淀的方法或金屬生長(zhǎng)的方式制備，由于金屬顆粒細(xì)微，通過這種方式可以最大程度的增加第一順磁金屬顆粒層102和第二順磁金屬顆粒層106的表面積，加上該些順磁金屬顆粒層連接緊密，具有導(dǎo)電能力，電子會(huì)被約束在金屬顆粒層之間，增加磁電容的電容量。同時(shí)，由于第一磁性層101對(duì)第一順磁金屬顆粒層102有磁化作用，使得第一順磁金屬顆粒層102的磁極化方向和第一磁性層101的磁極化方向相同，此時(shí)第一順磁金屬顆粒層102會(huì)形成同第一磁性層101磁極化方向相同的磁偶極，該磁偶極將對(duì)同第一順磁金屬顆粒層102貼近的第一介電層103一面產(chǎn)生磁極化，從而增加了第一介電層103的介電常數(shù)，也就是說在這種結(jié)構(gòu)下能提高電容的容量。同樣，第二磁性層107對(duì)第二順磁金屬顆粒層106有磁化作用，使得第二順磁金屬顆粒層106的磁極化方向和第二磁性層107的磁極化方向相同，此時(shí)第二順磁金屬顆粒層106會(huì)形成同第二磁性層107刺激房方向相同的磁偶極，該磁偶極將對(duì)同第二順磁金屬顆粒層106貼近的第二介電層105一面產(chǎn)生磁極化，從而增加了第二介電層105的介電常數(shù)，同樣，在這種結(jié)構(gòu)下能提高電容的容量。

第一磁性層101和第二磁性層107的磁極化方向平行，利用外加磁場(chǎng)進(jìn)行磁化的時(shí)候，應(yīng)沿著法向方向磁化，以保證其長(zhǎng)時(shí)間保留磁性。在一具體的制程中，可以利用濺鍍制程將鐵基、鎳基或鈷基合金制作出上述具有沿著法線方向的磁極化方向。在具體制備的過程中，只要求磁極化方向平行，并不要求方向一致，可以同向，也可以反向。

參見圖3，圖3為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種磁性電容器10的卷狀結(jié)構(gòu)示意圖，所述卷芯100為卷狀結(jié)構(gòu)。

參見圖4，圖4為本發(fā)明一實(shí)施例提供的充電電路200的連接示意圖，配置于第一磁性層101、第一順磁金屬顆粒層102和第二磁性層107、第二數(shù)次金屬顆粒層之間的第二導(dǎo)電裝置109及第三導(dǎo)電裝置110用導(dǎo)線相連，和配置于共用導(dǎo)電層104的第一導(dǎo)電裝置108配置在一起形成并聯(lián)的電容，該些導(dǎo)電裝置用于充電和放電。當(dāng)該磁性電容器10被充電時(shí)，所述第一導(dǎo)電裝置108作為第一電極，所述第二導(dǎo)電裝置109及所述第三導(dǎo)電裝置110作為第二電極，通過所述第一電極及第二電極與一電源201耦接。此時(shí)電能會(huì)由電源201輸入到第一介電層103和第二介電層105中。

當(dāng)充電后，第一順磁金屬顆粒層102和第二順磁金屬顆粒層106磁性將會(huì)變強(qiáng)，此時(shí)它們的磁極化方向?qū)⒆畲笙薅缺３窒嗷テ叫械姆较?，第一介電?03和第二介電層105中電子旋轉(zhuǎn)方向?qū)?huì)一致，且第一順磁金屬顆粒層102和第二順磁金屬顆粒層106遠(yuǎn)離介電層的一側(cè)磁場(chǎng)方向會(huì)分別接近與第一磁性層101和第二磁性層107平行的狀態(tài)，此時(shí)，電流將難以通過第一絕緣層111和第二絕緣層112，借此將電子約束在第一順磁金屬顆粒層102和第二順磁金屬顆粒層106之中。

共用導(dǎo)電層104同樣可以采用濺鍍的方式將導(dǎo)電材料，如銅、銀等金屬以及順磁金屬如鐵基、鎳基或鈷基合金制作成薄層。

參見圖5，圖5為本發(fā)明一實(shí)施例提供的放電電路300的連接示意圖，當(dāng)該磁性電容器10被放電時(shí)，所述第一導(dǎo)電裝置108作為第一電極，所述第二導(dǎo)電裝置109及所述第三導(dǎo)電裝置110作為第二電極，通過所述第一電極及第二電極與一負(fù)載301耦接。此時(shí)電能將從第一介電層103和第二介電層105向負(fù)載301輸出。

當(dāng)磁性電容器10充電完成后，第一順磁金屬顆粒層102靠近第一磁性層101的一側(cè)，其磁化方向并非完全平行于第一磁性層101的磁極化方向，第一順磁金屬顆粒層102靠近第一介電層103一側(cè)，其磁極化方向才平行于第一磁性層101或第二磁性層107的磁極化方向。同樣，第二順磁金屬顆粒層106靠近第二磁性層107的一側(cè)，其磁化方向并非完全平行于第二磁性層107的磁極化方向，第二順磁金屬顆粒層106靠近第二介電層105一側(cè)，其磁化方向才平行于第二磁性層107或第一磁性層101的磁極化方向。

由于存在邊界磁力線稀疏，第二導(dǎo)電裝置109和第三導(dǎo)電裝置110采用了導(dǎo)電金屬制成，尤其采用順磁導(dǎo)電金屬利于約束磁場(chǎng)邊界效應(yīng)，利于電子約束在第一順磁金屬顆粒層102和第二順磁金屬顆粒層106之中。此時(shí)，利用線路方式，將第二導(dǎo)電裝置109和第三導(dǎo)電裝置110利用導(dǎo)電相連，并與第一導(dǎo)電裝置108形成兩個(gè)電極。

以上為主要制作方法，此外，由于該些說明不限于單層模式，故而，在制作該型磁性電容器10的時(shí)候，第一絕緣層111和第二絕緣層112、第一磁性層101和第二磁性層107、共用導(dǎo)電層104、第一介電層103和第二介電層105即可以為單層納米級(jí)薄層結(jié)構(gòu)，也可以為多層結(jié)構(gòu)。

此外，還可以將第一介電層103和第一順磁金屬顆粒層102以及第二介電層105和第二順磁金屬顆粒層106作為電容的第一電極，共用導(dǎo)電層104可以作為該磁性電容的第二電極(圖未示)。

另一方面，本發(fā)明還提供一種磁性電容器10的制作方法，包括步驟S1-S3：

S1、依次層疊第一磁性層101、第一順磁金屬顆粒層102、第一介電層103、共用導(dǎo)電層104、第二介電層105、第二順磁金屬顆粒層106及第二磁性層107；通過所述第一介電層103及所述第二介電層105儲(chǔ)存電能；通過所述第一磁性層101對(duì)所述第一順磁金屬顆粒層102進(jìn)行磁化；通過所述第一順磁金屬顆粒層102對(duì)所述第一介電層103的表面產(chǎn)生磁化；通過所述第二磁性層107對(duì)所述第二順磁金屬顆粒層106進(jìn)行磁化；通過所述第二順磁金屬顆粒層106對(duì)所述第二介電層105的表面產(chǎn)生磁化；此外，還可以將第一絕緣層111和第二絕緣層112分別包裹在第一磁性層101及第二磁性層107外側(cè)。

S2、將第一導(dǎo)電裝置108設(shè)置于所述共用導(dǎo)電層104的一端，將第二導(dǎo)電裝置109設(shè)置于所述第一磁性層101及所述第一順磁金屬顆粒層102的一端，將第三導(dǎo)電裝置110設(shè)置于所述第二順磁金屬顆粒層106及所述第二磁性層107的一端；從而將所述第一磁性層101、所述第一順磁金屬顆粒層102、所述第一介電層103、所述共用導(dǎo)電層104、所述第二介電層105、所述第二順磁金屬顆粒層106、所述第二磁性層107、所述第一導(dǎo)電裝置108、所述第二導(dǎo)電裝置109及所述第三導(dǎo)電裝置110組成卷芯100；

S3、將所述卷芯100繞制成卷狀結(jié)構(gòu)以形成磁性電容器10。

以上，本發(fā)明提供的是一種磁性電容器10，磁場(chǎng)對(duì)介電質(zhì)的作用以及顆粒層表面積的應(yīng)用，加之可以不考慮磁致伸縮效應(yīng)，該型電容電池具有很大的電量。

本文提供了實(shí)施例的各種操作。在一個(gè)實(shí)施例中，所述的一個(gè)或操作可以構(gòu)成一個(gè)或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)可讀指令，其在被電子設(shè)備執(zhí)行時(shí)將使得計(jì)算設(shè)備執(zhí)行所述操作。描述一些或所有操作的順序不應(yīng)當(dāng)被解釋為暗示這些操作必需是順序相關(guān)的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解具有本說明書的益處的可替代的排序。而且，應(yīng)當(dāng)理解，不是所有操作必需在本文所提供的每個(gè)實(shí)施例中存在。

而且，本文所使用的詞語“優(yōu)選的”意指用作實(shí)例、示例或例證。奉文描述為“優(yōu)選的”任意方面或設(shè)計(jì)不必被解釋為比其他方面或設(shè)計(jì)更有利。相反，詞語“優(yōu)選的”的使用旨在以具體方式提出概念。如本申請(qǐng)中所使用的術(shù)語“或”旨在意指包含的“或”而非排除的“或”。即，除非另外指定或從上下文中清楚，“X使用A或B”意指自然包括排列的任意一個(gè)。即，如果X使用A；X使用B；或X使用A和B二者，則“X使用A或B”在前述任一示例中得到滿足。

而且，盡管已經(jīng)相對(duì)于一個(gè)或?qū)崿F(xiàn)方式示出并描述了本公開，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員基于對(duì)本說明書和附圖的閱讀和理解將會(huì)想到等價(jià)變型和修改。本公開包括所有這樣的修改和變型，并且僅由所附權(quán)利要求的范圍限制。特別地關(guān)于由上述組件(例如元件等)執(zhí)行的各種功能，用于描述這樣的組件的術(shù)語旨在對(duì)應(yīng)于執(zhí)行所述組件的指定功能(例如其在功能上是等價(jià)的)的任意組件(除非另外指示)，即使在結(jié)構(gòu)上與執(zhí)行本文所示的本公開的示范性實(shí)現(xiàn)方式中的功能的公開結(jié)構(gòu)不等同。此外，盡管本公開的特定特征已經(jīng)相對(duì)于若干實(shí)現(xiàn)方式中的僅一個(gè)被公開，但是這種特征可以與如可以對(duì)給定或特定應(yīng)用而言是期望和有利的其他實(shí)現(xiàn)方式的一個(gè)或其他特征組合。而且，就術(shù)語“包括”、“具有”、“含有”或其變形被用在具體實(shí)施方式或權(quán)利要求中而言，這樣的術(shù)語旨在以與術(shù)語“包含”相似的方式包括。

本發(fā)明實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理模塊中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以多個(gè)或多個(gè)以上單元集成在一個(gè)模塊中。上述集成的模塊既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)。所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，也可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。上述提到的存儲(chǔ)介質(zhì)可以是只讀存儲(chǔ)器，磁盤或光盤等。上述的各裝置或系統(tǒng)，可以執(zhí)行相應(yīng)方法實(shí)施例中的存儲(chǔ)方法。

綜上所述，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，但上述優(yōu)選實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求界定的范圍為準(zhǔn)。