CN204481052U - 一种石墨烯电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种石墨烯电池，解决现有技术中传统电池生产工艺复杂、生产成本高的问题。其由上而下依次包括金属上电极、氮化硅薄膜、N型石墨烯薄膜、P型基底晶体硅片和金属下电极；N型石墨烯薄膜一面粘接在氮化硅薄膜上，其另一面粘接在P型基底晶体硅片上；金属上电极穿透氮化硅薄膜连接至N型石墨烯薄膜的一端，金属下电极穿透P型基底晶体硅片连接至N型石墨烯薄膜的另一端。本实用新型石墨烯电池结构和工艺简单，生产成本低，其安全可靠、使用寿命长、稳定性好，且对人体和环境无危害。
Description
技术领域
本实用新型涉及石墨烯在发电和电池领域的应用，特别涉及一种石墨烯电池，属于石墨材料生产技术领域。
背景技术
随着传统燃煤发电对环境的污染，以及核电的安全问题等原因，近年来太阳能光伏行业作为一种新型绿色能源越来越受到人们的重视，尤其是晶体硅电池，因为其较高的光电转换效率以及稳定的性能，其市场份额占到90％左右。然而与常规发电相比，太阳能电池成本比较高，导致其不能大规模应用。影响太阳能发电的因素一个是制作成本高，另一个因素是转换效率较低。
在目前已知的材料中，石墨烯薄膜材料具有最高的电子传导速度，大约为光速的1/300。目前，对于石墨烯材料在发电和储能领域的研究主要集中于利用石墨烯替代碳作为锂电池和超级电容器的电极材料。但是，还未有直接利用石墨烯作为发电和电池器件主要功能部件的研究。
故针对上述问题，有必要设计一种石墨烯电池来弥补上述缺陷。
实用新型内容
本实用新型提出一种石墨烯电池，解决现有技术中传统电池生产工艺复杂、生产成本高的问题。本实用新型石墨烯电池结构和工艺简单，生产成本低，其安全可靠、使用寿命长、稳定性好，且对人体和环境无危害。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种石墨烯电池，其由上而下依次包括金属上电极、氮化硅薄膜、N型石墨烯薄膜、P型基底晶体硅片和金属下电极；N型石墨烯薄膜一面粘接在氮化硅薄膜上，其另一面粘接在P型基底晶体硅片上；金属上电极穿透氮化硅薄膜连接至N型石墨烯薄膜的一端，金属下电极穿透P型基底晶体硅片连接至N型石墨烯薄膜的另一端。
其中，石墨烯电池还设有容器外壳、金属导线和封胶层；金属导线设有两根，且两根金属导线分别连接金属上电极和金属下电极；封胶层包覆在金属上电极和金属下电极的外部。
其中，容器外壳内盛放有离子盐溶液，金属上电极、氮化硅薄膜、N型石墨烯薄膜、P型基底晶体硅片、金属下电极和封胶层作为整体浸入离子盐溶液中，且两根金属导线引到容器外壳的外部。
其中，两根金属导线通过导电胶或者锡焊分别固定在金属上电极和金属下电极上。
其中，金属上电极、金属下电极均为Ag电极。
其中，氮化硅薄膜的厚度为60-70nm，N型石墨烯薄膜的厚度为8-15nm。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
(1)本实用新型石墨烯电池利用石墨烯薄膜电池的不对称电极结构，采用该发电原理从离子热运动中收集能量将其转换为电能，并通过该电极结构将电能传导出来。
(2)本实用新型石墨烯电池是一种不需要化学反应的安全电池，所用的发电原理是将离子运动的能量转化为电能输出，不同于普通的电化学电池，此过程中不涉及化学反应，也不涉及材料的结晶性能的改变，因此，减少了传统电池带来的安全隐患。
(3)本实用新型石墨烯电池是一种长寿命的电池，由于不含化学反应，避免了发电时活性物质的损耗，从而使本实用新型中的电池在使用过程中不会因为活性物质的减少而发电量减少，故电池性能衰减很小，从而可以长时间使用，避免频繁的维护。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型石墨烯电池的结构示意图；
图2是本实用新型石墨烯电池另一角度的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参照图1及图2，本实用新型公开一种石墨烯电池1，其由上而下依次包括金属上电极2、氮化硅薄膜3、N型石墨烯薄膜4、P型基底晶体硅片5和金属下电极6；N型石墨烯薄膜4一面粘接在氮化硅薄膜3上，其另一面粘接在P型基底晶体硅片5上；金属上电极2穿透氮化硅薄膜连接至N型石墨烯薄膜的一端，金属下电极穿透P型基底晶体硅片连接至N型石墨烯薄膜的另一端。
其中，石墨烯电池1还设有容器外壳7、金属导线8和封胶层(未图示)；金属导线8设有两根，且两根金属导线分别连接金属上电极和金属下电极；封胶层包覆在金属上电极和金属下电极的外部。
其中，容器外壳内盛放有离子盐溶液，金属上电极、氮化硅薄膜、N型石墨烯薄膜、P型基底晶体硅片、金属下电极和封胶层作为整体浸入离子盐溶液中，且两根金属导线引到容器外壳的外部。本实用新型离子盐溶液的正价离子由含有下列离子中的一种、两种或者多种离子的盐制成：铜离子、铁离子、钴离子、镍离子、锌离子、钾离子、钠离子、锰离子、铝离子、钙离子、镁离子、锂离子。
本实用新型两根金属导线通过导电胶或者锡焊分别固定在金属上电极和金属下电极上，将电池的正负极导出。且本实用新型金属上电极、金属下电极均为Ag电极。
本实用新型氮化硅薄膜的厚度为60-70nm，N型石墨烯薄膜的厚度为8-15nm。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种石墨烯电池，其特征在于，其由上而下依次包括金属上电极、氮化硅薄膜、N型石墨烯薄膜、P型基底晶体硅片和金属下电极；N型石墨烯薄膜一面粘接在氮化硅薄膜上，其另一面粘接在P型基底晶体硅片上；
金属上电极穿透氮化硅薄膜连接至N型石墨烯薄膜的一端，金属下电极穿透P型基底晶体硅片连接至N型石墨烯薄膜的另一端。
2.如权利要求1所述的石墨烯电池，其特征在于，石墨烯电池还设有容器外壳、金属导线和封胶层；金属导线设有两根，且两根金属导线分别连接金属上电极和金属下电极；封胶层包覆在金属上电极和金属下电极的外部。
3.如权利要求2所述的石墨烯电池，其特征在于，容器外壳内盛放有离子盐溶液，金属上电极、氮化硅薄膜、N型石墨烯薄膜、P型基底晶体硅片、金属下电极和封胶层作为整体浸入离子盐溶液中，且两根金属导线引到容器外壳的外部。
4.如权利要求3所述的石墨烯电池，其特征在于，两根金属导线通过导电胶或者锡焊分别固定在金属上电极和金属下电极上。
5.如权利要求1-4中任一项所述的石墨烯电池，其特征在于，金属上电极、金属下电极均为Ag电极。
6.如权利要求5所述的石墨烯电池，其特征在于，氮化硅薄膜的厚度为60-70nm，N型石墨烯薄膜的厚度为8-15nm。
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