[發(fā)明專利]集成微納能量回收與存儲芯片及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010416010.9
• 申請日: 2020-05-16
• 公開（公告）號: CN111564988B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白民宇;劉歡;劉衛(wèi)國;王宇晶;解飛;趙季杰
• 申請（專利權(quán)）人: 西安工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02N2/00;B82Y40/00
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會俠

1.集成微納能量回收與存儲芯片，其特征在于：由自下而上的基座（1）、中間層（2）、頂層（3）以及嵌套在這三層結(jié)構(gòu)中的發(fā)電正極模塊（4）、發(fā)電負(fù)極模塊（5）以及電容模塊（6）構(gòu)成；

所述基座（1）上具有正極盲槽（1-1）、電容盲槽（1-2）與負(fù)極盲槽（1-3），基座電容負(fù)極引線孔（1-4）以及隔膜臺階（1-5）；

所述中間層（2）上具有正極通槽（2-1）、電容通槽（2-2）、負(fù)極通槽（2-3）以及中間電容負(fù)極引線孔（2-4）；中間層（2）所有通槽為貫通上下表面的結(jié)構(gòu)；

所述的頂層（3）上具有發(fā)電正極引線孔（3-1）、發(fā)電正極集流槽（3-2）、電容正極引線孔（3-3）、電容正極集流槽（3-4）、頂層電容負(fù)極引線孔（3-5）、發(fā)電負(fù)極集流槽（3-6）以及發(fā)電負(fù)極引線孔（3-7）；其中頂層各引線孔均貫穿頂層（3），頂層各集流槽均位于頂層下表面；頂層各引線孔橫向位置位于對應(yīng)的集流槽區(qū)域內(nèi)；

所述的基座（1）、中間層（2）和頂層（3）從下到上依次疊加；

所述的正極盲槽（1-1）、正極通槽（2-1）以及發(fā)電正極集流槽（3-2）截面尺寸相同，相互對準(zhǔn)，共同圍成一個空腔，在該空腔內(nèi)部自下而上依次布置有發(fā)電正極（4-1）與發(fā)電正極集流器（4-2），二者相互接觸；發(fā)電正極引線孔（3-1）內(nèi)部填充發(fā)電正極引線（4-3）；頂層（3）上表面并位于發(fā)電正極引線孔（3-1）端面周圍區(qū)域設(shè)置發(fā)電正極焊盤（4-4）；所述發(fā)電正極（4-1）的結(jié)構(gòu)是內(nèi)部含有正性顆粒（4-1-1）的正極多孔三維結(jié)構(gòu)（4-1-2），所述正極多孔三維結(jié)構(gòu)（4-1-2）的材料為高孔隙率的三維石墨烯，正極顆粒（4-1-1）的材料為功函數(shù)大于石墨烯的物質(zhì)顆粒，發(fā)電正極（4-1）產(chǎn)生的正電荷被發(fā)電正極集流器（4-2）收集，并通過發(fā)電正極引線（4-3）導(dǎo)出至發(fā)電正極焊盤（4-4）；所述發(fā)電正極（4-1）、發(fā)電正極集流器（4-2）、發(fā)電正極引線（4-3）和發(fā)電正極焊盤（4-4）構(gòu)成發(fā)電正極模塊（4）；

所述的負(fù)極盲槽（1-3）、負(fù)極通槽（2-3）以及發(fā)電負(fù)極集流槽（3-6）截面尺寸相同，相互對準(zhǔn)，共同圍成一個空腔，在該空腔內(nèi)部自下而上依次布置有發(fā)電負(fù)極（5-1）與發(fā)電負(fù)極集流器（5-2），二者相互接觸；發(fā)電負(fù)極引線孔（3-7）內(nèi)部填充發(fā)電負(fù)極引線（5-3）；頂層（3）上表面并位于發(fā)電負(fù)極引線孔（3-7）端面周圍區(qū)域設(shè)置發(fā)電負(fù)極焊盤（5-4）；所述發(fā)電負(fù)極（5-1）的結(jié)構(gòu)是內(nèi)部含有負(fù)性顆粒（5-1-1）的負(fù)極多孔三維結(jié)構(gòu)（5-1-2），所述負(fù)極多孔三維結(jié)構(gòu)（5-1-2）的材料為高孔隙率的三維石墨烯，負(fù)極顆粒（5-1-1）的材料為功函數(shù)小于石墨烯的物質(zhì)顆粒，發(fā)電負(fù)極（5-1）產(chǎn)生的負(fù)電荷被發(fā)電負(fù)極集流器（5-2）收集，并通過發(fā)電負(fù)極引線（5-3）導(dǎo)出至發(fā)電負(fù)極焊盤（5-4）；所述發(fā)電負(fù)極（5-1）、發(fā)電負(fù)極集流器（5-2）、發(fā)電負(fù)極引線（5-3）和發(fā)電負(fù)極焊盤（5-4）構(gòu)成發(fā)電負(fù)極模塊（5）；

所述的電容盲槽（1-2），電容通槽（2-2）以及電容正極集流槽（3-4）截面尺寸相同，相互對準(zhǔn)，共同形成一個空腔，該空腔內(nèi)部從下到上依次布置電容負(fù)極集流器（6-5）、電容負(fù)極（6-3）、隔膜（6-2）、電容正極（6-1）以及電容正極集流器（6-4）；其中隔膜（6-2）截面尺寸大于電容正極（6-1）和電容負(fù)極（6-3）截面尺寸，超出部分嵌在隔膜臺階（1-5）與中間層（2）下表面共同構(gòu)成的淺槽中；電容正極引線孔（3-3）內(nèi)部填充電容正極引線（6-6）；頂層（3）的上表面并位于電容正極引線孔（3-3）端面周圍區(qū)域設(shè)置電容正極焊盤（6-8）；基座電容負(fù)極引線孔（1-4）、中間電容負(fù)極引線孔（2-4）與頂層電容負(fù)極引線孔（3-5）直徑相同，軸心重合，從下到上依次連通形成完整的通孔，通孔內(nèi)部填充電容負(fù)極引線（6-7）；頂層（3）的上表面并位于電容負(fù)極引線（6-7）端面周圍區(qū)域設(shè)置有電容負(fù)極焊盤（6-9）；所述電容正極（6-1）、隔膜（6-2）、電容負(fù)極（6-3）、電容正極集流器（6-4）、電容負(fù)極集流器（6-5）、電容正極引線（6-6）、電容負(fù)極引線（6-7）、電容正極焊盤（6-8）和電容負(fù)極焊盤（6-9）構(gòu)成電容模塊（6）；電容正極（6-1）與電容正極集流器（6-4）接觸，并通過電容正極引線（6-6）與電容正極焊盤（6-8）連接；正電荷從正極焊盤（6-8）開始沿著電容正極引線（6-6）和電容正極集流器（6-4）導(dǎo)入電容正極（6-1）；電容負(fù)極（6-3）與電容負(fù)極集流器（6-5）接觸，并通過電容負(fù)極引線（6-7）與電容負(fù)極焊盤（6-9）連接；負(fù)電荷從電容負(fù)極焊盤（6-9）開始沿著電容負(fù)極引線（6-7）和電容負(fù)極集流器（6-5）導(dǎo)入電容負(fù)極（6-3）。