CN107634110A - 电池薄膜及其制备方法、电池系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电池薄膜及其制备方法、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。本发明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。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种电池薄膜及其制备方法，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。
发明内容
为了克服以上问题，本发明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，本发明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，本发明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，所述充电选择器件选择电存储量达到预设值的电池单元，然后，控制器件控制所选择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；当所述充电选择器件判断出多个电池单元的电存储量都达到预设值时，所述充电选择单元选择位于最下方的达到预设值的电池单元，然后所述控制器件控制所选择的位于最下方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，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。
为了达到上述目的，本发明还提供了一种上述的电池薄膜的制备方法，所述电池薄膜层包括多个所述电池单元的堆叠结构；其包括以下步骤：
步骤01：在一透明氧化石墨烯层上设计电池薄膜层区域；其中，电池薄膜层区域中设计多个并排呈一列的电池单元区域，以及位于相邻的电池单元区域之间用于将相邻的电池单元相电连的电池单元间透明导线区域，所述光电转换层区域与所述电池单元区域在同一列且位于该列的任意一端；
步骤02：在电池薄膜层区域中的透明氧化石墨烯层上制备电池薄膜层；
步骤03：在完成步骤02的整个基底上覆盖另一透明氧化石墨烯层；
步骤04：在电池单元间透明导线区域设计相应的弯折线，将电池薄膜层区域中的相邻的电池单元区域沿相应的弯折线对折，形成堆叠的电池单元构成的电池薄膜层。
优选地，所述步骤04中，首先，在其中一个透明氧化石墨烯层表面上，对相邻电池单元区域分别施加异性电荷；然后，将所施加异性电荷的透明氧化石墨烯层表面沿弯折线对折，异性相吸，使相邻电池单元区域的所施加异性电荷的透明氧化石墨烯表面相互吸附；
或者，
首先，在相邻电池单元区域的其中一个电池单元区域的一透明氧化石墨烯层表面上施加静电；然后，将所施加静电的透明氧化石墨烯表面沿弯折线对折，利用静电吸附使相邻电池单元区域的所施加异性电荷的透明氧化石墨烯表面相互吸附。
优选地，所述步骤02包括：
步骤A：在步骤01的透明氧化石墨烯层上沉积一层透明石墨烯薄膜；
步骤B：在电池薄膜层区域的透明石墨烯薄膜上制备纳米线阵列；
步骤C：在完成步骤B的基底上形成另一层透明石墨烯薄膜，并且，图案化电池薄膜层区域的所述另一层透明石墨烯薄膜、纳米线阵列和所述一层透明石墨烯薄膜，形成并排呈一列的多个电池单元图形的纳米线阵列图案、透明石墨烯上电极、透明石墨烯下电极以及相邻的电池单元之间的透明石墨烯薄膜带；
完成步骤04之后，所形成的电池薄膜中，相邻的电池单元之间并联；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，所述步骤01中，还包括：提供一基底，在所述基底上施加静电，将一透明氧化石墨烯层吸附在所述基底上。
优选地，所述步骤02包括：
步骤A：在步骤01的透明氧化石墨烯层上沉积一层透明石墨烯薄膜；
步骤B：图案化透明石墨烯薄膜，在透明石墨烯薄膜中刻蚀出电池单元所对应的部分透明石墨烯薄膜下电极和部分透明石墨烯薄膜上电极，以及相邻电池单元之间的透明石墨烯带，并去除掉相邻电池单元之间不需要连接的透明石墨烯薄膜；其中，透明石墨烯带在相邻的电池单元之间间隔设置；
步骤C：在电池薄膜层区域的透明石墨烯薄膜上制备纳米线阵列；
步骤D：图案化纳米线阵列，形成电池单元中的纳米线阵列图案；
步骤E：在纳米线阵列图案上形成另一层透明石墨烯薄膜；
步骤F：图案化另一层透明石墨烯薄膜，在另一层透明石墨烯薄膜中刻蚀出电池单元所对应的部分透明石墨烯薄膜下电极和部分透明石墨烯薄膜上电极，以及相邻电池单元之间的透明石墨烯带，并去除掉相邻电池单元之间不需要连接的透明石墨烯薄膜；其中，另一层透明石墨烯薄膜中的透明石墨烯带在相邻的电池单元之间间隔设置，并且与步骤B中的透明石墨烯带相间设置；
完成步骤04之后，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。
本发明的电池薄膜及系统，能够提高电池的电能存储量、充放电速率，并且能够起到缓冲和稳流作用，有利于器件的轻质化、便携化和微型化。
附图说明
图1为本发明的一个较佳实施例的电池薄膜的结构示意图
图2为图1的沿AA'方向的其中一层电池单元的截面结构示意图
图3为图1的沿BB'方向的其中三层电池单元的截面结构示意图
图4为图1中沿C方向的其中相邻两个电池单元之间的石墨烯带的串联连接关系示意图
图5为图1中沿C方向的其中相邻两个电池单元之间的石墨烯带的并联连接关系示意图
图6为本发明的一个较佳实施例的电池系统的方块图
图7为本发明的一个较佳实施例的电池薄膜的制备方法的流程示意图
图8～14为本发明的一个较佳实施例的电池薄膜的制备方法的各步骤示意图
图15为本发明的一个较佳实施例的电池单元区域的透明氧化石墨烯层表面施加异性电荷后的结构示意图
图16为图15的相邻的电池单元区域沿弯折线对折示意图
图17为本发明的一个较佳实施例的电池单元区域的透明氧化石墨烯层表面施加静电后的结构示意图
图18为本发明的另一个较佳实施例的还未弯折的电池薄膜的结构示意图
图19为本发明的一个较佳实施例的天线薄膜的结构示意图
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
本发明的电池薄膜，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。
以下结合附图1～19和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。
请参阅图1和图2，本实施例中，电池薄膜包括：第一透明氧化石墨烯层01；位于第一透明氧化石墨烯层01上的电池薄膜层，用于存储电能，并向外界释放电能；位于电池薄膜层上的第二透明氧化石墨烯层03。具体的，电池薄膜层具有至少一个采用三层结构的电池单元，每个电池单元包括：透明石墨烯下电极层T1、生长于透明石墨烯下电极层T1上的纳米线阵列02，以及位于纳米线阵列02顶部的透明石墨烯上电极层T2。
本实施例中，如图1所示，电池薄膜层可以包括多个堆叠的上述电池单元。此外，相邻的电池单元之间可以采用串联或并联方式。
这里以并联方式为例进行说明，然则并联方式可以依此类推，这里不再赘述。请参参阅图1和3，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；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-2之间的整数，K从1至N-2之间循环。以相邻的两个电池单元为例，例如，请再次参阅图3，第一电池单元的透明石墨烯下电极与第二电池单元的透明石墨烯上电极相电连，第一电池单元的透明石墨烯上电极与第二电池单元的透明石墨烯下电极相电连，第二电池单元的透明石墨烯下电极与第三电池单元的透明石墨烯上电极相电连，第二电池单元的透明石墨烯上电极与第三电池单元的透明石墨烯下电极相电连，第三电池单元的透明石墨烯下电极与第四电池单元的透明石墨烯上电极相电连，第三电池单元的透明石墨烯上电极与第四电池单元的透明石墨烯下电极相电连，……，依次类推。
这里，如图3所示，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与第K电池单元的透明石墨烯下电极之间采用第(K+1)1透明石墨烯带作为连接导线，第K+1电池单元的透明石墨烯下电极与第K电池单元的透明石墨烯上电极采用第(K+1)2透明石墨烯带作为连接导线，并且，第(K+1)1透明石墨烯薄膜带与第K+1电池单元的透明石墨烯上电极、第K电池单元的透明石墨烯下电极为一体形成；和/或第(K+1)2透明石墨烯薄膜带与第K+1电池单元的透明石墨烯下电极、第K电池单元的透明石墨烯上电极为一体形成。举例来说，第二电池单元的透明石墨烯上电极与第一电池单元的透明石墨烯下电极之间采用第22透明透明石墨烯带作为连接导线，第二电池单元的透明石墨烯下电极与第一电池单元的透明石墨烯上电极采用第21透明透明石墨烯带作为连接导线；而且，第三电池单元的透明石墨烯上电极与第二电池单元的透明石墨烯下电极之间采用第32透明透明石墨烯带作为连接导线，第三电池单元的透明石墨烯下电极与第二电池单元的透明石墨烯上电极采用第31透明透明石墨烯带作为连接导线；……，依此类推。关于相邻电池单元之间的石墨烯带的连接，可以参阅图5，以相邻两个电池单元为例，连接相邻的电池单元的石墨烯带D1的一端连接上方电池单元的透明石墨烯下电极T1，另一端连接下方电池单元的透明石墨烯下电极T1'，石墨烯带D2的一端连接上方电池单元的透明石墨烯上电极T2，另一端连接下方电池单元的透明石墨烯下电极T2'。
在本发明的其它实施例中，相邻的电池单元之间可以采用串联方式，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，如图4所示，以三个电池单元为例，连接相邻的电池单元的石墨烯带D1的一端连接上方电池单元的透明石墨烯下电极T1，另一端连接下方电池单元的透明石墨烯上电极T2'，石墨烯带D2的一端连接上方电池单元的透明石墨烯下电极T1'，另一端连接下方电池单元的透明石墨烯上电极T2'。
需要说明的是，为了便于清楚地表达，图4和图5中对于图1的C方向的视图仅显示出了石墨烯带D1和D2。
这里，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，也即是所有的透明石墨烯带和所有的电池单元都可以一体成型，当然，也可以是相邻的两个电池单元及其之间的透明石墨烯带可以一体成型。这样，由于电池单元之间的连接导线和电池单元均一体成型，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，此外，由于上述电池单元的堆叠结构设计，实现了超薄电池的大容量存储，并且，本实施例中，当第一透明氧化石墨烯层、第二透明氧化石墨烯层均采用单层氧化石墨烯层，电池单元的透明石墨烯上电极、透明石墨烯下电极均采用单原子层石墨烯薄膜时，所形成的电池薄膜的厚度在1～1000nm时，所含的电池单元可以高达几百万层至千万层，因此，所能产生的电能存储量远远高于传统的石墨烯锂电池，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。
本实施例中，请再次参阅图3，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。具体的，如图3所示，连接相邻的第K电池单元和第K+1电池单元的第(K+1)1透明石墨烯薄膜带，与第(K+1)2透明石墨烯薄膜带均位于相邻的第K电池单元和第K+1电池单元的相同侧；第K电池单元所连接的第K1透明石墨烯薄膜带与第K2透明石墨烯薄膜带位于第K电池单元的相同侧，而且，第(K+1)1透明石墨烯薄膜带与第(K+1)2透明石墨烯薄膜带、与第K1透明石墨烯薄膜带与第K2透明石墨烯薄膜带位于第K电池单元的不同侧。每个电池单元的透明石墨烯上电极和透明石墨烯下电极的一侧连接该电池单元的上方相邻电池单元的相应电极的相同一侧，其另一侧连接该电池单元的下方相邻电池单元的相应电极的相同另一侧。
本实施例中，为了实现电池薄膜同时充放电，并且，为了实现电池薄膜同时充放电时每个电池单元的最优化配置来提高电池薄膜的效率，本实施例中，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；具体的，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。
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第一个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。对于从第一电池单元至第N电池单元之间的通断也采用相应的MOS管，具体包括：第K+1电池单元的透明石墨烯上电极连接第K+1个MOS管的源端或漏端、第K电池单元的透明石墨烯下电极之间连接所述第K+1个MOS管的漏端或源端；或者，第K+1电池单元的透明石墨烯下电极连接第K+1个MOS管的源端或漏端、第K电池单元的透明石墨烯上电极连接所述第K+1个MOS管的漏端或源端；所述第K+1个MOS管的栅端接电压源，通过控制所述第K+1个MOS管的栅端的电压正负来控制所述第K电池单元和第K+1电池单元的之间的导通或关断。
本实施例中，MOS管可以为NMOS也可以为PMOS，这里不做限制。以下具体描述本实施例的电池薄膜的快速充放电过程中各个电池单元和MOS管的配合关系，具体包括：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；
当第二电池单元的存储量达到预设值时，通过第1个MOS管使第二电池单元与第一电池单元之间关断，再通过第2个MOS管使第二电池单元与第三电池单元导通，第二电池单元向第三电池单元充电；与此同时，通过一MOS管使外部电源与第一电池单元之间导通，外部电源向第一电池单元传输电能；
……；
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，J＝1，2，……，N-2。
按照上述过程，可以将任意电池单元进行充电，并且，可以首先充满最底部的电池单元，再依次从下往上充满其它电池单元。这样，对于电池单元的充电实现了一个连续循环过程；当然，还可能在充电过程中进行放电过程，由于放电过程可以对电池单元进行选择放电，因此，放电过程中还可能一直存在充电过程，为了避免充放电的电池单元之间不相互冲突，本实施例中，设计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，同时通过控制MOS管控制该电池单元与其上方相邻的电池单元导通，在该电池单元向外放电时，同时上方相邻的电池单元也在对该电池单元进行充电，依次类推，无论选择哪个电池单元，其上方相邻的电池单元都会通过相应的MOS管与所选择的电池单元导通，因此，实现了放电过程中的充电-放电的循环连续，避免电池薄膜不能满足突然间的超额的电能需求。此外，由于选择最下方的电池单元且构成多层循环，类似螺旋，可以允许外部电源向第一电池的充电速率小于放电速率，也即是，获得较大的放电速率，缩短对外界的充电时间。当然，当充电速率和放电速率相同，并且至少一个电池单元所存储电能未达到预设值时，本实施例的电池单元的堆叠结构，使得电流从一个电池单元迁移到另一个电池单元，从而能够起到对电流的缓冲、稳流作用。本实施例中，请参阅图6，本实施例的电池系统，包括：外部电源、控制器件、充电选择器件、以及本实施例的上述具有多个并联的电池单元的堆叠结构的电池薄膜。
具体的，外部电源用于向电池薄膜层提供电能。
控制器件用于控制各个MOS管(图6中三角形所示)的关断或导通；具体的，请结合图6和图3，第一电池单元的透明石墨烯上电极或下电极与外部电源之间连接第1个MOS管的源端或漏端；第1个MOS管的栅端接电压源，控制器件通过控制栅端的电压正负来控制所述外部电源和第一电池单元的之间的导通或关断；
请结合图6和图3，第K+1电池单元的透明石墨烯上电极连接第K+1个MOS管的源端或漏端、第K电池单元的透明石墨烯下电极连接所述第K+1个MOS管的漏端或源端；或者，第K+1电池单元的透明石墨烯下电极连接第K+1个MOS管的源端或漏端、第K电池单元的透明石墨烯上电极连接所述第K+1个MOS管的漏端或源端；第K+1个MOS管的栅端接电压源，控制器件通过控制第K+1个MOS管的栅端的电压正负来控制所述第K电池单元和第K+1电池单元的之间的导通或关断；
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。
此外，由于上述的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，所述充电选择器件选择电存储量达到预设值的电池单元，然后，控制器件控制所选择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；当所述充电选择器件判断出多个电池单元的电存储量都达到预设值时，所述充电选择单元选择位于最下方的达到预设值的电池单元，然后所述控制器件控制所选择的位于最下方的电池单元的正负电极与外界导通，来执行向外界充电。
按照上述过程，可以将任意电池单元进行充电，并且，可以首先充满最底部的电池单元，再依次从下往上充满其它电池单元。这样，对于电池单元的充电实现了一个连续循环过程；当然，还可能在充电过程中进行放电过程，由于放电过程可以对电池单元进行选择放电，因此，放电过程中还可能一直存在充电过程，具体过程可以参见上述描述。
请参阅图7，本实施例的上述如图5所示的具有多个并联的电池单元的堆叠结构的电池薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤01：请参阅图8，提供一基底00，将一透明氧化石墨烯层01吸附在基底上；
具体的，多个细孔穿透基底且连通真空装置，通过对细孔抽真空，基底表面暴露的细孔将一透明氧化石墨烯层吸附住。需要说明的是，这里所称的吸附，还可以包括其它吸附技术，例如，透明氧化石墨烯层采用单层氧化石墨薄膜，该单层氧化石墨烯薄膜的理论厚度为0.34nm，此时，在基底上形成一层静电膜，利用静电膜将透明氧化石墨烯层吸附在基底上。
然后，请参阅图9，在一透明氧化石墨烯层上设计电池薄膜层区域；其中，电池薄膜层区域中设计多个并排呈一列的电池单元区域U1～U8，以及位于相邻的电池单元区域之间用于将相邻的电池单元相电连的电池单元间透明导线区域C1～C8；
步骤02：在电池薄膜层区域中的透明氧化石墨烯层上制备电池薄膜层；
具体的，由于本实施例上述的电池薄膜层由堆叠的电池单元构成；每个电池单元采用三层结构，包括：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，以及位于纳米线阵列顶部的透明石墨烯下电极层；相邻的电池单元之间采用层间透明氧化石墨烯层隔离；
本步骤02可以具体包括以下步骤：
步骤A：请参阅图10，在步骤01的透明氧化石墨烯层01上沉积一层透明石墨烯薄膜T1'；这里，关于透明石墨烯薄膜T1'的沉积可以但不限于采用高温化学气相沉积工艺来制备。这里，从石墨烯薄膜的生长原理上来看，透明氧化石墨烯层T1'还可以作为透明石墨烯薄膜的种子层的外延吸附层、籽晶层。
步骤B：请参阅图11，在电池薄膜层区域的透明石墨烯薄膜T1'上制备纳米线阵列02；这里，纳米线阵列02可以采用过渡族氧化物材料，例如，TiO2材料，ZnO材料等。需要说明的是，如果后续相邻电池单元之间的透明石墨烯带上下重叠，则需在重叠的透明石墨烯带之间设置隔离材料，因此，在本发明的其它实施例中，本步骤B中，还可以包括：图案化纳米线阵列02，在纳米线阵列02中形成对应于电池单元的纳米线图案；然后，在纳米线图案之间的透明石墨烯薄膜上形成隔离层。
步骤C：请参阅图12，在完成步骤B的基底00上形成另一层透明石墨烯薄膜T2'，并且，图案化另一层透明石墨烯薄膜T2'、纳米线阵列02和透明石墨烯薄膜T1'，形成并排呈一列的多个电池单元图形的纳米线阵列02图案、透明石墨烯上电极、透明石墨烯下电极以及相邻的电池单元之间的透明石墨烯薄膜带。这里，透明石墨烯薄膜T2'沉积在纳米线阵列02上不宜采用外延生长法，可以采用吸附法，在另外的基底上制备透明石墨烯薄膜T2'，将透明石墨烯薄膜T2'采用静电吸附技术转移至步骤B中表面上形成有纳米线阵列02的透明石墨烯薄膜T1'上。具体的，针对上述其它实施例中形成隔离层的情况，本步骤C中图案化电池薄膜层区域时还可以包括图案化隔离层，使得隔离层与透明石墨烯带具有相同的图案。
步骤03：请参阅图13，在完成步骤02的整个基底上覆盖另一透明氧化石墨烯层；
具体的，另一透明氧化石墨烯层的覆盖可以采用静电吸附等手段，上述步骤中均对静电吸附手段已经详细描述过，这里不再赘述。
步骤04：请参阅图14并结合图1，图14中电池单元区域和电池单元间透明导线区域用虚线表示；在电池单元间透明导线区域设计相应的弯折线，将电池薄膜层区域中的相邻的电池单元区域沿相应的弯折线对折，形成堆叠的电池单元构成的电池薄膜层。
具体的，请参阅图15，首先，在其中一个透明氧化石墨烯层表面上，对相邻电池单元区域分别施加异性电荷；然后，将所施加异性电荷的透明氧化石墨烯层表面沿弯折线对折，如图16所示，异性相吸，使相邻电池单元区域的所施加异性电荷的透明氧化石墨烯表面相互吸附。当然，请参阅图17，也可以采用静电吸附手段，包括：首先，在相邻电池单元区域的其中一个电池单元区域的一透明氧化石墨烯层表面上施加静电；然后，将所施加静电的透明氧化石墨烯表面沿弯折线对折，利用静电吸附使相邻电池单元区域的所施加异性电荷的透明氧化石墨烯表面相互吸附。
关于上述其它实施例的图4示例的电池单元之间串联的电池薄膜，请结合图18，这里的步骤02可以包括：
步骤A：在步骤01的透明氧化石墨烯层01上沉积一层透明石墨烯薄膜T1'；
步骤B：图案化透明石墨烯薄膜T1'，在透明石墨烯薄膜T1'中刻蚀出电池单元所对应的部分透明石墨烯薄膜下电极和部分透明石墨烯薄膜上电极，以及相邻电池单元之间的透明石墨烯带，并去除掉相邻电池单元之间不需要连接的透明石墨烯薄膜；其中，透明石墨烯带在相邻的电池单元之间间隔设置；
步骤C：在电池薄膜层区域的透明石墨烯薄膜T1'上制备纳米线阵列02；
步骤D：图案化纳米线阵列02，形成电池单元中的纳米线阵列02的图案；
步骤E：在纳米线阵列02的图案上形成另一层透明石墨烯薄膜T2'；
步骤F：图案化另一层透明石墨烯薄膜T2'，在另一层透明石墨烯薄膜T2'中刻蚀出电池单元所对应的部分透明石墨烯薄膜下电极和部分透明石墨烯薄膜上电极，以及相邻电池单元之间的透明石墨烯带，并去除掉相邻电池单元之间不需要连接的透明石墨烯薄膜；其中，另一层透明石墨烯薄膜中的透明石墨烯带在相邻的电池单元之间间隔设置，并且与步骤B中的透明石墨烯带(位于图19中相邻电池单元之间的图案化后的透明石墨烯薄膜T1')相间设置。此时，该电池薄膜还未被弯折，底层的透明石墨烯薄膜T1'中相邻电池单元之间的透明石墨烯带间隔设置；顶层的另一层透明石墨烯薄膜T2'中相邻电池单元之间的透明石墨烯带与底层的透明石墨烯带相间设置。这里需要说明的是，请参阅图15，针对每相邻的两个电池单元，所施加异性电荷在弯折线两侧的电池单元区域的透明氧化石墨烯层表面，请参阅图17，所施加静电在弯折线一侧的电池单元区域的透明氧化石墨烯层表面，依此设置，也即是间隔一个电池单元来在电池单元区域的透明氧化石墨烯层表面施加异性电荷或静电。
此外，在本发明的其它实施例中，请参阅图19，为了便于表达，未示出第一透明氧化石墨烯层01上方的电池薄膜层及第二透明氧化石墨烯层；在第一透明氧化石墨烯层01下方还设置有另一层透明氧化石墨烯层04，以及位于该另一层透明氧化石墨烯层04上的天线薄膜，用于收发各个频段信号。这里的天线薄膜可以为超微天线薄膜，包括一透明介质层05，透明介质层05具有至少一个沟槽，沟槽底部设置石墨烯天线图案G1，沟槽侧壁顶部高出石墨烯天线图案G1，第一透明氧化石墨烯层01被支撑于沟槽侧壁顶部上。透明介质层05的材料为有机透明材料。石墨烯天线图案G1采用单原子层石墨烯薄膜制备，从而实现天线薄膜的超薄化。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。
Claims (17)
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。
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。
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，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。
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。
8.根据权利要求7所述的电池薄膜，其特征在于，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。
9.根据权利要求8所述的电池薄膜，其特征在于，透明介质层的材料为有机透明材料。
10.一种电池系统，其特征在于，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。
11.根据权利要求10所述的电池系统，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，所述充电选择器件选择电存储量达到预设值的电池单元，然后，控制器件控制所选择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；当所述充电选择器件判断出多个电池单元的电存储量都达到预设值时，所述充电选择单元选择位于最下方的达到预设值的电池单元，然后所述控制器件控制所选择的位于最下方的电池单元的正负电极与外界导通，来执行向外界充电。
12.根据权利要求10所述的电池系统，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。
13.一种权利要求1所述的电池薄膜的制备方法，所述电池薄膜层包括多个所述电池单元的堆叠结构；其特征在于，包括以下步骤：
步骤01：在一透明氧化石墨烯层上设计电池薄膜层区域；其中，电池薄膜层区域中设计多个并排呈一列的电池单元区域，以及位于相邻的电池单元区域之间用于将相邻的电池单元相电连的电池单元间透明导线区域，所述光电转换层区域与所述电池单元区域在同一列且位于该列的任意一端；
步骤02：在电池薄膜层区域中的透明氧化石墨烯层上制备电池薄膜层；
步骤03：在完成步骤02的整个基底上覆盖另一透明氧化石墨烯层；
步骤04：在电池单元间透明导线区域设计相应的弯折线，将电池薄膜层区域中的相邻的电池单元区域沿相应的弯折线对折，形成堆叠的电池单元构成的电池薄膜层。
14.根据权利要求13所述的电池薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤04中，首先，在其中一个透明氧化石墨烯层表面上，对相邻电池单元区域分别施加异性电荷；然后，将所施加异性电荷的透明氧化石墨烯层表面沿弯折线对折，异性相吸，使相邻电池单元区域的所施加异性电荷的透明氧化石墨烯表面相互吸附；
或者，
首先，在相邻电池单元区域的其中一个电池单元区域的一透明氧化石墨烯层表面上施加静电；然后，将所施加静电的透明氧化石墨烯表面沿弯折线对折，利用静电吸附使相邻电池单元区域的所施加异性电荷的透明氧化石墨烯表面相互吸附。
15.根据权利要求13所述的多功能复合薄膜的制备方法，其特征在于，
所述步骤02包括：
步骤A：在步骤01的透明氧化石墨烯层上沉积一层透明石墨烯薄膜；
步骤B：在电池薄膜层区域的透明石墨烯薄膜上制备纳米线阵列；
步骤C：在完成步骤B的基底上形成另一层透明石墨烯薄膜，并且，图案化电池薄膜层区域的所述另一层透明石墨烯薄膜、纳米线阵列和所述一层透明石墨烯薄膜，形成并排呈一列的多个电池单元图形的纳米线阵列图案、透明石墨烯上电极、透明石墨烯下电极以及相邻的电池单元之间的透明石墨烯薄膜带；
完成步骤04之后，所形成的电池薄膜中，相邻的电池单元之间并联；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。
16.根据权利要求13所述的多功能复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤01中，还包括：提供一基底，在所述基底上施加静电，将一透明氧化石墨烯层吸附在所述基底上。
17.根据权利要求13所述的多功能复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤02包括：
步骤A：在步骤01的透明氧化石墨烯层上沉积一层透明石墨烯薄膜；
步骤B：图案化透明石墨烯薄膜，在透明石墨烯薄膜中刻蚀出电池单元所对应的部分透明石墨烯薄膜下电极和部分透明石墨烯薄膜上电极，以及相邻电池单元之间的透明石墨烯带，并去除掉相邻电池单元之间不需要连接的透明石墨烯薄膜；其中，透明石墨烯带在相邻的电池单元之间间隔设置；
步骤C：在电池薄膜层区域的透明石墨烯薄膜上制备纳米线阵列；
步骤D：图案化纳米线阵列，形成电池单元中的纳米线阵列图案；
步骤E：在纳米线阵列图案上形成另一层透明石墨烯薄膜；
步骤F：图案化另一层透明石墨烯薄膜，在另一层透明石墨烯薄膜中刻蚀出电池单元所对应的部分透明石墨烯薄膜下电极和部分透明石墨烯薄膜上电极，以及相邻电池单元之间的透明石墨烯带，并去除掉相邻电池单元之间不需要连接的透明石墨烯薄膜；其中，另一层透明石墨烯薄膜中的透明石墨烯带在相邻的电池单元之间间隔设置，并且与步骤B中的透明石墨烯带相间设置；
完成步骤04之后，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。
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