[发明专利]具有分层堆叠的金属-绝缘体-金属(MIM)能量存储装置和制造方法

权利要求书

1.一种金属-绝缘体-金属(MIM)能量存储装置，包括：

多个导电垂直纳米结构，每个导电垂直纳米结构从所述纳米结构的第一端延伸至所述纳米结构的第二端；

底部传导控制层，所述底部传导控制层保形地涂覆所述多个导电垂直纳米结构中的每个纳米结构；以及

分层堆叠，所述分层堆叠包括交替的传导控制层和电极层，所述分层堆叠保形地涂覆所述底部传导控制层，所述分层堆叠至少包括在所述分层堆叠的底部处的第一奇数编号的电极层，直接在所述第一奇数编号的电极层上的第一奇数编号的传导控制层，以及直接在所述第一奇数编号的传导控制层上的第一偶数编号的电极层，

其中：

所述分层堆叠中的每个偶数编号的电极层导电地连接至所述纳米结构；以及

所述分层堆叠中的每个奇数编号的电极层导电地连接至所述分层堆叠中的任何其他奇数编号的电极层。

2.根据权利要求1所述的MIM能量存储装置，其中：

所述MIM能量存储装置还包括顶部电极；以及

所述分层堆叠中的最顶部奇数编号的电极层导电地连接至所述顶部电极。

3.根据权利要求2所述的MIM能量存储装置，其中，所述分层堆叠中的最顶部奇数编号的电极层在多个连接位置处导电地连接至所述顶部电极，每个连接位置沿着穿过所述多个导电垂直纳米结构中的纳米结构的相应一个纳米结构的第一端和第二端的直线。

4.根据前述权利要求中任一项所述的MIM能量存储装置，其中，所述多个导电垂直纳米结构中的导电垂直纳米结构是碳纳米纤维。

5.根据权利要求4所述的MIM能量存储装置，其中，所述碳纳米纤维至少部分地由无定形碳形成。

6.根据权利要求4或5所述的MIM能量存储装置，其中，所述碳纳米纤维中的每一个具有波纹表面结构以及/或者是分支纳米纤维。

7.根据前述权利要求中任一项所述的MIM能量存储装置，其中，所述多个导电垂直纳米结构中的纳米结构从底部电极生长。

8.根据权利要求7所述的MIM能量存储装置，还包括在所述底部电极和所述多个导电垂直纳米结构中的每个纳米结构的第一端之间的催化剂层。

9.根据权利要求8所述的MIM能量存储装置，其中，所述催化剂层是预图案化的催化剂层。

10.根据权利要求9所述的MIM能量存储装置，其中，所述催化剂层以周期性配置被预图案化。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的MIM能量存储装置，其中，所述多个导电垂直纳米结构中的每个纳米结构包括在所述纳米结构的第二端处的催化剂材料。

12.根据前述权利要求中任一项所述的MIM能量存储装置，其中，所述多个导电垂直纳米结构中的纳米结构的表面密度至少为1000/mm²。

13.根据前述权利要求中任一项所述的MIM能量存储装置，还包括支承所述纳米结构的衬底。

14.根据权利要求13所述的MIM能量存储装置，其中，所述衬底是不导电的。

15.根据前述权利要求中任一项所述的MIM能量存储装置，其中，每个传导控制层由固体电介质材料制成。

16.根据权利要求1至14中任一项所述的MIM能量存储装置，其中，每个传导控制层为电解质。

17.根据权利要求1至14中任一项所述的MIM能量存储装置，其中，每个传导控制层包括固体电介质子层和电解质子层。