[發明專利]一種離子熱運動原理發電方法及其石墨烯電池

無效

• 申請號: 201110423451.2
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102496675A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 許子寒;臺國安
• 申請（專利權）人: 深圳市納碳科技有限公司
• 主分類號: H01L35/02
• 分類號: H01L35/02;H01L35/00
• 代理公司: 深圳市嘉宏博知識產權代理事務所 44273
• 代理人: 李杰

技術領域

本發明涉及石墨烯薄膜材料在發電和電池領域的應用，尤其涉及一種新的發電方法和一種新的非化學反應類電池。

背景技術

在2004年英國科學家發現石墨烯材料以來，由于其優異的電學、光學、熱學和力學性能，以及優良的耐酸堿能力，該材料具有巨大的的應用潛力。

在目前已知的材料中，石墨烯薄膜材料具有最高的電子傳導速度，大約為光速的1/300。目前，對于石墨烯材料在發電和儲能領域的研究主要集中于利用石墨烯替代碳作為鋰電池和超級電容器的電極材料。但是，還未有直接利用石墨烯作為發電和電池器件主要功能部件的研究。

在納米發電和熱電發電領域，目前的研究有溫差發電，壓電材料發電等技術，但是這些技術面臨著發電效率不高、制造成本高、工藝復雜、器件穩定性差、難以回收利用、對環境造成污染等問題。所以，尋找性能更佳的高效能量轉換技術，必須要新原理突破，發電材料和結構設計已成為納米發電、熱電發電以及電池行業的主要研究方向。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服傳統的電池安全隱患多、需要使用電充電、壽命短、對人體和環境有危害的缺陷，提供一種安全可靠、不需要使用電充電、使用壽命長、對人體和環境無危害的離子熱運動原理發電方法及其石墨烯電池。

為了解決上述技術問題，本發明提出以下技術方案：一種離子熱運動原理的發電方法，包括以下步驟：

步驟1：將石墨烯轉移至一襯底上，將石墨烯薄膜粘接在襯底上；

步驟2：在石墨烯薄膜的一端沉積比石墨烯的功函數高的導電材料，制成第一電極，在石墨烯薄膜的另一端沉積比石墨烯的功函數低的導電材料，制成第二電極；

步驟3：將兩端的第一電極和第二電極使用兩根金屬導線導出；

步驟4：在一容器外殼中盛放有離子鹽溶液，將襯底、石墨烯薄膜、第一電極、第二電極、兩根金屬導線整體浸入該離子鹽溶液中，該兩根金屬導線引到該容器外殼的外部，將容器外殼進行密封，避免離子鹽溶液的泄露。

上述技術方案的進一步限定在于，在步驟3與步驟4之間，還包括如下步驟：將第一電極和第二電極本身以及第一電極、第二電極與石墨烯薄膜的邊緣封裝起來，形成一封膠層，避免離子鹽溶液腐蝕第一電極和第二電極，同時避免石墨烯薄膜的脫落；

上述技術方案的進一步限定在于，該離子鹽溶液的正價離子由含有下列離子中的一種、兩種或者多種離子的鹽制成：銅離子、鐵離子、鈷離子、鎳離子、鋅離子、鉀離子、鈉離子、錳離子、鋁離子、鈣離子、鎂離子、鋰離子。

上述技術方案的進一步限定在于，該第一電極的導電材料是由含有下列物質中的一種、兩種或者多種導電材料制成的：鉑、金、鎳、鐵、石墨、碳、鈷、硅；該第二電極的導電材料是由含有下列物質中的一種、兩種或者多種導電材料制成的：銀、鋁、錳、銅、鐵、鉬、鉛、鎢、鋅。

上述技術方案的進一步限定在于，該石墨烯薄膜為一層、兩層、三層、四層以及前述兩種、多種薄膜的混合薄膜。

為了解決上述技術問題，本發明提出以下技術方案：一種石墨烯電池，其包括一個容器外殼、盛放在該容器外殼中的離子鹽溶液、一個襯底、一層石墨烯薄膜、一個第一電極、一個第二電極、兩根金屬導線、一層封膠層；

該層石墨烯薄膜粘接在該襯底的一面上；

該第一電極由比石墨烯的功函數高的導電材料制成，該第一電極沉積在該石墨烯薄膜的一端；

該第二電極由比石墨烯的功函數低或相近的導電材料制成，該第二電極沉積在該石墨烯薄膜的另一端；

該兩根金屬導線分別連接該第一電極和該第二電極；

該封膠層包覆在該第一電極以及該第二電極的外部；

上述襯底、石墨烯薄膜、第一電極、第二電極、兩根金屬導線、封膠層成為一個整體，浸入該離子鹽溶液中，該兩根金屬導線引到該容器外殼的外部。

上述技術方案的進一步限定在于，該離子鹽溶液的正價離子由含有下列離子中的一種、兩種或者多種離子的鹽制成：銅離子、鐵離子、鈷離子、鎳離子、鋅離子、鉀離子、鈉離子、錳離子、鋁離子、鈣離子、鎂離子、鋰離子。

上述技術方案的進一步限定在于，該襯底是由二氧化硅、硅片、PET板、塑料板或料膜材料制成的。

上述技術方案的進一步限定在于，該第一電極的導電材料是由含有下列物質中的一種、兩種或者多種導電材料制成：鉑、金、鎳、鐵、石墨、碳、鈷、硅；該第二電極的導電材料是由下列物質中的一種、兩種或者多種混合制成的：銀、鋁、錳、銅、鐵、鉬、鉛、鎢、鋅。