[实用新型]电池薄膜以及电池系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，具体涉及一种电池薄膜以及一种电池系统。

背景技术

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。

实用新型内容

为了克服以上问题，本实用新型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，本实用新型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。