[发明专利]自充电储能装置

说明书

本发明涉及一种自充电储能装置，该自充电储能装置包括：一第一电极、一第二电极，该第一电极和第二电极间隔设置；一固体电解质，所述第一电极和第二电极通过该固体电解质连接；进一步包括一吸水材料，该吸水材料设置在所述第一电极或第二电极任意一电极的一侧，并将吸收的水分传导至所述固体电解质。

技术领域

本发明涉及能源技术领域，尤其涉及一种自充电储能装置。

背景技术

从环境中获取能量是解决能源短缺问题的一项非常具有前景的战略，并且在便携式电子设备中具有很大的应用潜力。截止到现在，不同类型的发电机已经被报道。热能、机械能、太阳能可以分别通过热电效应、摩擦电/压电效应、和光电效应获得。目前，将水运动的能量转化成电能收集并储存起来的技术已经取得巨大进步。然而，现有技术中存在由于内部电阻大，功率密度仍然太低，对工作环境要求严格，使用设备复杂等问题。而且将水运动的能量转化成电能往往需要人为的提供水分，并不能直接利用自然环境中的水的运动。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种能够自发的利用环境中的水的运动来产生电能并将其收集和储存起来的装置。

一种自充电储能装置，该自充电储能装置包括：一第一电极、一第二电极，该第一电极和第二电极间隔的设置；一固体电解质，所述第一电极和第二电极通过该固体电解质连接；进一步包括一吸水材料，该吸水材料设置在所述第一电极或第二电极的任意一电极的一侧，并将吸收的水分传导至所述固体电解质。

相较于现有技术，本发明提供的自充电储能装置具有以下优点：第一，所述自充电储能装置简单且容易制备，不需要复杂的外界条件即可使用，不仅能够自充电也能够实现储能；第二，该自充电储能装置依靠湿气诱导产生电能，具有优异的充电储电能力，在相对湿度为80％时输出电压能够达到0.348V，三明治结构的自充电储能装置可以使最大功率密度达到0.243mW·cm^-2；第四，该自充电储能装置轻便，能够应用于可穿戴电子装备和智能电子领域。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的自充电储能装置的结构示意图。

图2为本发明第一实施例提供的碳纳米管结构的示意图。

图3为本发明第一实施例采用的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。

图4为本发明第一实施例采用的碳纳米管絮化膜的扫描电镜照片。

图5为本发明第一实施例采用的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图6为本发明第一实施例采用的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图7为本发明第一实施例提供的自充电储能装置暴露在潮湿环境中的不同时间内的电流-电压曲线，其中扫描速度为25mV s^-1。

图8为本发明第一实施例提供的纯碳纳米管结构和碳纳米管与氯化钙的复合结构分别与水的接触角。

图9为本发明对比例1提供的装置在RH＝80％的环境中电压随时间的变化曲线。

图10为本发明分别用去离子水和氯化钙溶液滴加到对比例1提供的装置时各自的开路电压V_OC随时间的变化曲线。

图11为本发明第一实施例提供的自充电储能装置在RH＝80％的环境中的自充电和放电过程，其中插图为放大了的放电过程，外界电阻为100Ω。

图12为本发明第一实施例提供的自充电储能装置在不同相对湿度的环境中的自充电过程的电压-时间曲线。

图13为本发明第一实施例提供的自充电储能装置在相对湿度分别为15％、38％、65％和80％时，所对应的开路电压随时间的变化曲线。

图14为本发明第二实施例提供的自充电储能装置的结构示意图。