[发明专利]使用碳纳米结构材料的高效能量转换和存储系统

权利要求书

1.一种器件，包含：

第一导电材料片；

设置在所述第一导电材料片上的物质片，所述物质能传导其中的自由离子；和

设置在所述物质片上的相同或不同的第二导电材料片，

其中所述第一片和第二片中的至少一个片包含金属箔层、直接生长在所述金属箔层上的碳纳米管层和设置在所述碳纳米管层上的碳纳米粒子层，且其中所述碳纳米粒子层设置为面对所述物质片。

2.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一片、所述物质片和所述第二片形成多层叠层，且该器件还包含分别设置在所述多层叠层的外表面的第一绝缘片和第二绝缘片。

3.根据权利要求1或2所述的器件，其中所述器件的宽度和长度比厚度大得多，所述器件被卷起或折叠然后密封形成贮能单元。

4.根据权利要求3所述的器件，其中所述贮能单元是可再充电电池、电容器，或混合电池-电容器，且所述第一导电片和所述第二导电片配置成与外部能量源或漏接合。

5.根据前述任一权利要求所述的器件，其中所述金属箔是以下之一：铝、铜、铁和铝、铜或铁的合金。

6.根据前述任一权利要求所述的器件，其中所述金属箔的厚度为5微米到100微米。

7.根据前述任一权利要求所述的器件，其中所述碳纳米管层通过包括以下步骤的处理方法直接生长在金属箔上：

通过低温蒸发催化剂而将所述催化剂涂在所述金属箔表面上；

在第一温度下，在氨气中退火涂有催化剂的金属箔；和

在第二温度下，在烃类气体氛围中使碳纳米管直接生长在涂有催化剂的金属箔表面上，

其中所述第一温度低于所述第二温度，且所述第二温度不高于550℃。

8.根据前述任一权利要求所述的器件，其中所述物质片包含微孔塑料膜片和设置在所述塑料膜表面上的电解质。

9.根据权利要求8所述的器件，其中所述微孔塑料膜是由聚乙烯(PE)-聚丙烯(PP)制成的膜。

10.根据权利要求8或9所述的器件，其中所述电解质是锂盐和以下聚合物之一的复合物：碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙烯酯(DC)和碳酸丙烯酯(PC)。

11.根据权利要求8或9所述的器件，其中所述电解质是室温离子液体电解质。

12.根据权利要求11所述的器件，其中所述室温离子液体电解质包含1-丁基-3-甲基氯化咪唑([BMIM][Cl])、1-25％的纤维素和锂盐。

13.根据前述任一权利要求所述的器件，其中所述碳纳米管层中的碳纳米管至少部分沿一个方向对准，所述方向至少几乎垂直于所述金属箔表面。

14.根据前述任一权利要求所述的器件，其中所述碳纳米粒子是碳纳米角、碳纳米葱或两种或多种碳纳米粒子的组合。

15.一种用于在挠性金属箔上形成碳纳米结构层的处理方法，包括：

通过低温蒸发催化剂而将所述催化剂涂在金属箔表面上；

在第一温度下，在氨气中退火涂有催化剂的金属箔；和

在第二温度下，在烃类气体氛围中使碳纳米管直接生长在涂有催化剂的金属箔表面上，

其中所述第一温度低于所述第二温度，且所述第二温度不高于550℃。

16.根据权利要求15所述的处理方法，还包括：

将碳纳米粒子层设置在碳纳米管表面上。

17.根据权利要求16所述的处理方法，其中所述碳纳米粒子是碳纳米角、碳纳米葱或两种或多种碳纳米粒子的组合。

18.根据权利要求15至17中任意一项所述的处理方法，其中所述金属箔是以下之一：铝、铜、铁和铝、铜或铁的合金。

19.根据权利要求15至18中任意一项所述的处理方法，其中所述金属箔的厚度是5微米到100微米。

20.根据权利要求15至19中任意一项所述的处理方法，其中所述催化剂包含以下之一：铁、镍和钴。

21.根据权利要求15至20中任意一项所述的处理方法，其中所述催化剂的粒子尺寸不超过50纳米。