电池薄膜以及电池系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种电池薄膜以及电池系统，该电池薄膜具有至少一个电池单元包括：第一透明石墨烯层、透明石墨烯下电极层、生长于透明石墨烯下电极层上的纳米线阵列，位于纳米线阵列顶部的透明石墨烯上电极层，以及位于透明石墨烯上电极层上的第二透明石墨烯层。本实用新型专利技术可以提高电池单元的充放电速率和电能存储量，避免各个连接处的界面缺陷造成的电流损耗，上述电池单元有利于实现提高石墨烯电池电能存储能力和充放电能力的情况下，使得电池的超薄化和便携性，以及器件的超薄化和轻质化，还实现了电池薄膜同时充放电，通过对每个电池单元的最优化配置来提高电池薄膜的效率。

Battery film and battery system

The utility model provides a thin film battery and battery system, the battery film has at least one cell unit includes: a nanowire array first transparent graphene layer, transparent electrode layer, the growth of graphene under transparent graphene electrode layer, transparent graphene in nanowire arrays on the top of the electrode layer. And in the transparent graphene electrode layer second transparent graphene layer. The utility model can improve the cell charge discharge rate and electrical energy storage, to avoid the current loss caused by various interface defects at the connection of the battery unit, is conducive to the realization of improved graphene battery storage capacity and charge discharge capacity, the battery of ultra-thin and portable devices, and thin and light, but also realized the battery charge and discharge the film at the same time, to improve the efficiency of cell membrane through the optimal configuration of each battery unit.

【技术实现步骤摘要】
电池薄膜以及电池系统
本技术涉及半导体
，具体涉及一种电池薄膜以及一种电池系统。
技术介绍
电池技术是电动汽车等新能源设备进行推广和发展的门槛，而目前的电池产业正处于铅酸电池和传统锂电池发展遭遇瓶颈的时期，石墨烯储能设备的研制成功，则会带来电池产业、新能源产业的新的变革。石墨烯是一种神奇材料，其可以应用的范围非常广泛，并且其原料价格低廉，使得石墨烯应用于电池产业成为较佳的选择，特别是微型石墨烯超级电容技术的突破，将给电池产业带来革命性发展。然而，目前石墨烯电池技术的制造通常采用平板印刷技术，成本高昂，工艺复杂，阻碍了石墨烯电池的进一步商业应用和拓展。此外，现有的石墨烯电池通常与锂离子电池复合，也并不是完整意义上的石墨烯电池，而且还不可避免地会具有锂离子电池的各种弊端，例如，电解液高温分解、正极材料热稳定性差等。并且，现有意义上的石墨烯电池的体积和质量都较大，不能够满足现代社会对器件日趋的轻质化和便携性的要求。
技术实现思路
为了克服以上问题，本技术旨在提供一种电池薄膜及其系统，从而提高现有的电池薄膜的透明度和电能存储量。为了达到上述目的，本技术提供了一种电池薄膜，具有至少一个电池单元，每个电池单元包括：第一透明石墨烯层、透明石墨烯下电极层、生长于透明石墨烯下电极层上的纳米线阵列，位于纳米线阵列顶部的透明石墨烯上电极层，以及位于透明石墨烯上电极层上的第二透明石墨烯层。优选地，所述电池薄膜层包括多个所述电池单元的堆叠结构；相邻的电池单元之间串联；其中，堆叠的电池单元从上到下依次为第一电池单元至第N电池单元，相邻的第K电池单元和第K+1电池单元中，第K+1电池单元的透明石墨烯上电极连接第K电池单元的透明石墨烯下电极，第K+1电池单元的透明石墨烯下电极连接第K+2电池单元的透明石墨烯上电极；其中，N为正整数且≥2，K＝1至N-2之间的整数，K从1至N-2之间循环；位于堆叠结构最顶部的电池单元的透明石墨烯上电极层和位于堆叠结构最底部的第N电池单元的透明石墨烯下电极层分别连接外部电源的正负极。优选地，所述电池薄膜层包括多个堆叠的所述电池单元；相邻的电池单元之间并联；其中，堆叠的电池单元从上到下依次为第一电池单元至第N电池单元，第一电池单元的透明石墨烯上电极和透明石墨烯下电极连接外部电源的正负极；相邻的第K电池单元和第K+1电池单元中，第K+1电池单元的透明石墨烯上电极连接第K电池单元的透明石墨烯下电极，第K+1电池单元的透明石墨烯下电极连接第K电池单元的透明石墨烯上电极；其中，N为正整数且≥2，K＝1至N-1之间的整数，K从1至N-1之间循环。优选地，相邻的电池单元之间采用透明石墨烯带作为连接导线，透明石墨烯带与相邻的电池单元是一体成型的；每个电池单元与其上方相邻的电池单元之间的透明石墨烯带，以及每个电池单元与其下方相邻的电池单元之间的透明石墨烯带分别位于该电池单元的不同侧。优选地，第一电池单元的透明石墨烯上电极或下电极和外部电源之间连接一MOS管，所述第一个MOS管的栅端接电压源，通过控制栅端的电压正负来控制第一电池单元和外部电源之间的导通或关断；相邻上下两个电池单元之间通过一MOS管相连接，通过MOS管控制相邻上下连个电池单元之间的导通或关断；当外部电源向第一电池单元传输电能时，外部电源与第一电池单元之间导通，通过第1个MOS管使第一电池单元与第二电池单元关断；当第一电池单元的存储量达到预设值时，第一电池单元与外部电源之间关断；通过第1个MOS管使第一电池单元与第二电池单元导通，第一电池单元向第二电池单元充电；……；当第J+1电池单元的电存储量达到预设值时，通过第J个MOS管使第J+1电池单元与第J电池单元之间关断；通过第J+1个MOS管使第J+1电池单元与第J+2电池单元导通，第J+1电池单元向第J+2电池单元充电；与此同时，以第J+1电池单元开始，向上间隔一个电池单元后，向相应的电池单元充电，也即是，向与第J+2电池单元具有相同奇偶数的电池单元充电，而且可以通过开启相应的电池单元与其上方相邻的电池单元或外部电源之间的MOS管来使相应的电池单元上方相邻的电池单元或外部电源向相应的电池单元充电；其中，N为正整数且≥2，J＝1，2，……，N-2。优选地，每个电池单元均具有向外界充电的正负电极，当电池薄膜向外界放电时，将电存储量达到预设值的电池单元的正负电极与外界导通，来执行向外界充电；当出现多个电池单元的电存储量都达到预设值时，将位于最下方的电存储量达到预设值的电池单元的正负电极与外界导通，来执行向外界充电。优选地，在第一透明氧化石墨烯层下方还设置有另一层透明氧化石墨烯层，以及位于该另一层透明氧化石墨烯层上的天线薄膜，用于收发各个频段信号。优选地，所述天线薄膜为超微天线薄膜，包括一透明介质层，透明介质层具有至少一个沟槽，沟槽底部设置石墨烯天线图案，沟槽侧壁顶部高出石墨烯天线图案，第一透明氧化石墨烯层被支撑于沟槽侧壁顶部上。优选地，透明介质层的材料为有机透明材料。为了达到上述目的，本技术还提供了一种电池系统，其包括：外部电源、控制器件、充电选择器件、以及电池薄膜；其中，电池薄膜具有至少一个电池单元，每个电池单元包括：第一透明石墨烯层、透明石墨烯下电极层、生长于透明石墨烯下电极层上的纳米线阵列，位于纳米线阵列顶部的透明石墨烯上电极层，以及位于透明石墨烯上电极层上的第二透明石墨烯层；所述电池薄膜层包括多个堆叠的所述电池单元；相邻的电池单元之间并联；其中，堆叠的电池单元从上到下依次为第一电池单元至第N电池单元，第一电池单元的透明石墨烯上电极和透明石墨烯下电极连接外部电源的正负极；相邻的第K电池单元和第K+1电池单元中，第K+1电池单元的透明石墨烯上电极连接第K电池单元的透明石墨烯下电极，第K+1电池单元的透明石墨烯下电极连接第K电池单元的透明石墨烯上电极；其中，N为正整数且≥2，K＝1至N-1之间的整数，K从1至N-1之间循环；第一电池单元的透明石墨烯上电极或下电极和外部电源之间连接一MOS管，第一电池单元的透明石墨烯上电极或下电极和外部电源之间连接一MOS管，第一个MOS管的栅端接电压源，通过控制栅端的电压正负来控制第一电池单元和外部电源之间的导通或关断；相邻上下两个电池单元之间通过一MOS管相连接，通过MOS管控制相邻上下连个电池单元之间的导通或关断；当外部电源向第一电池单元传输电能时，控制器件利用第一个MOS管来控制所述外部电源与第一电池单元之间导通，并且控制第一电池单元与第二电池单元关断；当第一电池单元的存储量达到预设值时，控制器件控制利用第1个MOS管来控制第一电池单元与外部电源之间关断，并且控制器通过控制第2个MOS管来控制第一电池单元与第二电池单元导通，第一电池单元向第二电池单元充电；当第J+1电池单元的电存储量达到预设值时，控制器件通过控制第J+1个MOS管来控制所述第J+1电池单元与第J电池单元之间关断，并且通过控制第J+2个MOS管来控制第J+1电池单元与第J+2电池单元导通，第J+1电池单元向第J+2电池单元充电；与此同时，以第J+1电池单元开始，向上间隔一个电池单元后，向相应的电池单元充电，也即是，向与第J+2电池单元具有相同奇偶数的电池单元充电，而且可以通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池薄膜，其特征在于，具有至少一个电池单元，每个电池单元包括：第一透明石墨烯层、透明石墨烯下电极层、生长于透明石墨烯下电极层上的纳米线阵列，位于纳米线阵列顶部的透明石墨烯上电极层，以及位于透明石墨烯上电极层上的第二透明石墨烯层。

【技术特征摘要】
1.一种电池薄膜，其特征在于，具有至少一个电池单元，每个电池单元包括：第一透明石墨烯层、透明石墨烯下电极层、生长于透明石墨烯下电极层上的纳米线阵列，位于纳米线阵列顶部的透明石墨烯上电极层，以及位于透明石墨烯上电极层上的第二透明石墨烯层。2.根据权利要求1所述的电池薄膜，其特征在于，所述电池薄膜包括多个所述电池单元的堆叠结构；相邻的电池单元之间串联；其中，堆叠的电池单元从上到下依次为第一电池单元至第N电池单元，相邻的第K电池单元和第K+1电池单元中，第K+1电池单元的透明石墨烯上电极连接第K电池单元的透明石墨烯下电极，第K+1电池单元的透明石墨烯下电极连接第K+2电池单元的透明石墨烯上电极；其中，N为正整数且≥2，K＝1至N-2之间的整数，K从1至N-2之间循环；位于堆叠结构最顶部的电池单元的透明石墨烯上电极层和位于堆叠结构最底部的第N电池单元的透明石墨烯下电极层分别连接外部电源的正负极。3.根据权利要求1所述的电池薄膜，其特征在于，所述电池薄膜包括多个堆叠的所述电池单元；相邻的电池单元之间并联；其中，堆叠的电池单元从上到下依次为第一电池单元至第N电池单元，第一电池单元的透明石墨烯上电极和透明石墨烯下电极连接外部电源的正负极；相邻的第K电池单元和第K+1电池单元中，第K+1电池单元的透明石墨烯上电极连接第K电池单元的透明石墨烯下电极，第K+1电池单元的透明石墨烯下电极连接第K电池单元的透明石墨烯上电极；其中，N为正整数且≥2，K＝1至N-1之间的整数，K从1至N-1之间循环。4.根据权利要求3所述的电池薄膜，其特征在于，相邻的电池单元之间采用透明石墨烯带作为连接导线，透明石墨烯带与相邻的电池单元是一体成型的；每个电池单元与其上方相邻的电池单元之间的透明石墨烯带，以及每个电池单元与其下方相邻的电池单元之间的透明石墨烯带分别位于该电池单元的不同侧。5.根据权利要求3所述的电池薄膜，其特征在于，第一电池单元的透明石墨烯上电极或下电极和外部电源之间连接一MOS管，该MOS管的栅端接电压源，通过控制栅端的电压正负来控制第一电池单元和外部电源之间的导通或关断；相邻上下两个电池单元之间通过另一MOS管相连接，通过该另一MOS管控制相邻上下连个电池单元之间的导通或关断；当外部电源向第一电池单元传输电能时，外部电源与第一电池单元之间导通，通过第1个MOS管使第一电池单元与第二电池单元关断；当第一电池单元的存储量达到预设值时，第一电池单元与外部电源之间关断；通过第1个MOS管使第一电池单元与第二电池单元导通，第一电池单元向第二电池单元充电；……；当第J+1电池单元的电存储量达到预设值时，通过第J个MOS管使第J+1电池单元与第J电池单元之间关断；通过第J+1个MOS管使第J+1电池单元与第J+2电池单元导通，第J+1电池单元向第J+2电池单元充电；与此同时，以第J+1电池单元开始，向上间隔一个电池单元后，向相应的电池单元充电，也即是，向与第J+2电池单元具有相同奇偶数的电池单元充电，而且可以通过开启相应的电池单元与其上方相邻的电池单元或外部电源之间的MOS管来使相应的电池单元上方相邻的电池单元或外部电源向相应的电池单元充电；其中，N为正整数且≥2，J＝1，2，……，N-2。6.根据权利要求5所述的电池薄膜，其特征在于，每个电池单元均具有向外界充电的正负电极，当电池薄膜向外界放电时，将电存储量达到预设值的电池单元的正负电极与外界导通，来执行向外界充电；当出现多个电池单元的电存储量都达到预设值时，将位于最下方的电存储量达到预设值的电池单元的正负电极与外界导通，来执行向外界充电。7.根据权利要求1所述的电池薄膜，其特征在于，在第一透明氧化石墨烯层下方还设...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪际军，
申请(专利权)人：全普光电科技上海有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31