本發明涉及鋰電池，尤其是涉及一種采用石墨烯薄膜作為負極的微型薄膜鋰電池。
背景技術：
當今，隨著微機電系統(mems)的迅速發展，外接電源已無法滿足日益增長的微型化、集成化需求。微型薄膜電池由于其尺寸靈活、安全和高能量密度等優點，在微能源中脫穎而出。其中，目前鋰電池的研究和應用最為廣泛，因此微型薄膜鋰電池成為實際微型器件供能的首選。另外，它所采用的固體電解質解決了普通鋰電池的安全問題，在未來具有很大的發展前景。
微型薄膜鋰電池，通常由集流體、負極薄膜、電解質薄膜和正極薄膜構成，而電池的幾何結構也有多種形式，常見結構如美國專利us5338625所述。而其制備主要通過各種薄膜沉積技術，包括射頻磁控濺射法、脈沖激光沉積法、真空熱蒸發、化學氣相沉積法等，結合微加工工藝的光刻、剝離或掩模沉積等來實現。
然而現有的“石墨烯鋰電池”，大部分只是將石墨烯作為正負極或電解質添加劑，或者作為集流體的一部分增強導電性和散熱性，而不是采用且只采用石墨烯作為正極或負極的真正的“石墨烯電池”，以下均以此作為“石墨烯電池”的定義進行陳述。如中國專利cn104538582公開的石墨烯聚合物鋰電池，采用石墨烯作為石墨電解質和銅箔集流體的導電層，提高了導電能力和能量密度，但是石墨烯本身并不是活性材料，也未給出包含正極和集流體的完整電池結構。即使是采用石墨烯作為活性材料的鋰電池，也未采用完整的石墨烯薄膜作為電極，如中國專利cn105529469公開的石墨烯鋰電池，以包括石墨烯、聚合物以及催化劑等作為陰極，以鋰金屬作為陽極，主要描述采用三維金屬基底和聚合物催化的方法直接制備三維石墨烯凝膠作為陰極，并未使用單層或少層石墨烯薄膜和固體電解質，同時石墨烯作為陰極材料，相比中國專利的采用傳統正極的鋰電池來說，輸出電壓較小，空間利用率低，工藝復雜，成本較大，采用的化學方法引入了非活性聚合物雜質，并且難于與微系統集成。
至今還沒有簡易、完整的微加工方法來實現“石墨烯鋰電池”的大規模制備。
技術實現要素：
為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種采用石墨烯薄膜作為負極的微型薄膜鋰電池。
本發明從下至上依次設有銅箔基片、石墨烯負極膜、固體電解質膜、正極膜和正極集流體；所述石墨烯負極膜是采用化學氣相沉積法直接生長在銅箔基片上的石墨烯薄膜；所述固體電解質膜、正極膜和正極集流體采用光刻、沉積和剝離，或者直接掩膜沉積實現圖形化。
所述光刻、沉積和剝離采用雙面膠將樣品粘貼在硬質襯底上進行操作。
所述石墨烯負極膜為單層或少層石墨烯；所述固體電解質膜的厚度可為0.1～1μm；所述正極膜的厚度可為0.1～1μm。
所述硬質襯底可采用硅片、玻璃或不銹鋼襯底等
本發明利用化學氣相沉積法制備的單層或少層石墨烯二維薄膜直接作為鋰電池的負極材料，提高了負極材料的電導率、比表面積和材料利用率。本發明僅用一塊掩模版或一次掩模沉積，利用雙面膠進行固定操作，在剝離時與多余的光刻膠一起去除，過程簡便高效，能制備出全固態和薄膜型的真正“石墨烯鋰電池”。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
1、采用且只采用單層或少層石墨烯薄膜作為負極材料。
2、單層或少層石墨烯的高電導率和比表面積提高微型薄膜鋰電池的能量密度和倍率性能。
3、工藝制備和電池結構簡單，只需一塊掩膜版，易于實現大規模生產。
4、工藝制備和電池結構與微電子工藝兼容，容易實現與微型器件的集成。
附圖說明
圖1為本發明實施例的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例和附圖對本發明作進一步說明。
實施例1
如圖1所示。首先在銅箔基片1上采用化學氣相淀積(cvd)方法生長石墨烯負極膜2，并采用雙面膠將其粘貼在硬質襯底(如硅片、玻璃或不銹鋼襯底)上，旋涂光刻膠。接著進行掩模曝光，圖形化所需的電池有效面積。然后采用射頻磁控濺射技術分別沉積固體電解質膜3lipon(可以是其他類型固體電解質)，正極膜4licoo2和正極集流體5al(可以是其他類型正極材料和金屬集流體)，而負極材料和集流體則直接采用石墨烯和銅箔。最后將整個樣品浸泡在丙酮中進行剝離工藝去除多余的材料和雙面膠，形成微電池。后期通過切割、引線和封裝形成微型石墨烯鋰電池產品。
實施例2
如圖1所示。首先在銅箔基片1上采用化學氣相淀積(cvd)方法生長石墨烯負極膜2，接著遮蓋已經圖形化的掩模版進行掩模沉積，采用射頻磁控濺射技術分別沉積固體電解質膜3lipon(可以是其他類型固體電解質)，正極膜4licoo2和正極集流體5al(可以是其他類型正極材料和金屬集流體)，而負極材料和集流體則直接采用石墨烯和銅箔。形成的微電池在后期通過切割、引線和封裝形成微型石墨烯鋰電池產品。
需要注意的是，上述具體實施例是示例性的，本領域技術人員可以在本發明公開內容的啟發下想出各種解決方案，而這些解決方案也都屬于本發明的公開范圍并落入本發明的保護范圍之內。