電解液、電池、電池制備方法以及微生物育種方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于電池的電解液W及使用該電解液的電池。
[0002] 本發(fā)明還涉及一種電池的制備方法。
[0003] 本發(fā)明還涉及一種微生物育種的方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 隨著技術(shù)的發(fā)展，電池已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡漠a(chǎn)品。按電解液的溶 劑分類(lèi)，電池可W分為W水溶液為電解液的水系電池、W有機(jī)物為電解液的有機(jī)系電池 W 及固體電解質(zhì)電池。水系電池包括鉛酸電池、鋒儘電池、金屬空氣電池、燃料電池等；有機(jī)系 電池常見(jiàn)的為裡離子電池。
[000引裡離子電池主要由電極、隔膜W及電解液構(gòu)成。在實(shí)際應(yīng)用中，裡離子電池由于有 機(jī)電解質(zhì)存在較高的安全隱患，如裡離子電池內(nèi)部溫度升高易引起起火、爆炸，限制了裡離 子電池的應(yīng)用。
[0006] 近年來(lái)，電解液W水為溶劑的電池，W其安全低碳環(huán)保的特性，重新受到研究者W 及市場(chǎng)的青睞。然而，水系電池存在著產(chǎn)氣問(wèn)題，即水電池中常常因?yàn)樗姆纸饣蛘咚芤?與電極反應(yīng)而產(chǎn)生氨氣、氧氣、二氧化碳等氣體。送些氣體會(huì)造成電池的膨脹產(chǎn)生安全問(wèn) 題。
[0007] 目前，用于減少產(chǎn)氣的方法采用有機(jī)或者無(wú)機(jī)的添加劑來(lái)提高析氨或者析氧過(guò)電 位W減少氣體產(chǎn)生。但是，送些手段的效果均有限，產(chǎn)氣仍然是水系電池的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題。 因而，需要繼續(xù)探索新的減少水系電池產(chǎn)氣的方法來(lái)克服上述問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于電池的電解液，該電解液可W有效的 減少電池中的產(chǎn)氣問(wèn)題。
[0009] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下；一種用于電池的電解液，所 述電解液包括至少一種能夠溶解電解質(zhì)并使所述電解質(zhì)電離的溶劑，所述電解液還包括至 少一種微生物，所述微生物用于通過(guò)新陳代謝消耗所述電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體。
[0010] 優(yōu)選地，所述溶劑為水。
[00川優(yōu)選地，所述電解液的抑值為3~10。
[0012] 優(yōu)選地，所述電解液中的電解質(zhì)的濃度范圍為0.0 Ol~5M。
[0013] 優(yōu)選地，所述電解液還包括培養(yǎng)基，所述培養(yǎng)基質(zhì)量濃度范圍為0. 5%~5%。
[0014] 優(yōu)選地，所述培養(yǎng)基選自葡萄糖、甘油、Luria-Bertani培養(yǎng)基、小牛血清中的一種 或者多種。
[0015] 優(yōu)選地，所述微生物選自大腸桿菌、枯草桿菌、幽口螺旋菌、沙口氏菌中的一種或 者多種。
[0016] 優(yōu)選地，所述電解液還包括第一金屬離子；所述電池充電時(shí)所述第一金屬離子在 所述電池的負(fù)極還原沉積為第一金屬，所述電池放電時(shí)所述第一金屬可逆氧化溶解為所述 第一金屬離子。
[0017] 優(yōu)選地，所述第一金屬選自儘、鐵、銅、鋒、館、媒、錫或鉛。據(jù)權(quán)利要求8所述的電 解液，其特征在于：所述電解液還包括第二金屬離子，所述第二金屬離子能夠在所述電池的 正極可逆脫出和嵌入。
[0018] 優(yōu)選地，所述第二金屬離子選自裡離子、鋼離子或鐘離子。
[0019] 優(yōu)選地，所述電解液的陰離子包括硫酸根離子、氯離子、醋酸根離子、硝酸根離子 和烷基礙酸根離子中的一種或幾種。
[0020] 優(yōu)選地，所述微生物的濃度范圍為不高于1 XlQin個(gè)細(xì)胞/毫升。
[0021] 本技術(shù)方案有益效果為；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)方案的電解液，能有效減少電池 的產(chǎn)氣，保證電池的安全，且方法簡(jiǎn)單高效。
[0022] 本發(fā)明還提出一種電池，所述電池包括正極、負(fù)極W及如上述任一所述電解液。
[0023] 優(yōu)選地，所述電池還包括隔膜，所述隔膜包括與所述負(fù)極接觸的負(fù)極側(cè)、與所述正 極接觸的正極側(cè)、位于所述負(fù)極側(cè)和所述正極側(cè)之間的中間部分，所述電解液通過(guò)所述中 間部分加入到隔膜中。
[0024] 本技術(shù)方案的有益效果為；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)方案的電池，能有效減少電池 的產(chǎn)氣，保證電池的安全。
[0025] 本發(fā)明還提出一種電池的制備方法，所述方法包括W下步驟：提供一種電解液，向 所述電解液中加入至少一種微生物；提供正極和負(fù)極；將所述正極、負(fù)極和電解液組裝成 電池，所述微生物新陳代謝時(shí)吸收所述電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體。
[0026] 優(yōu)選地，所述方法還包括對(duì)所述微生物進(jìn)行馴化，所述馴化包括W下步驟；將所述 電池進(jìn)行充放電循環(huán)若干次，再將所述微生物從所述電池中取出，置于培養(yǎng)基中培養(yǎng)，將培 養(yǎng)后的微生物加入到所述電解液中，將所述電解液組裝成電池。
[0027] 本技術(shù)方案的有益效果為；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法更加簡(jiǎn)單高效。
[0028] 本發(fā)明還提出一種微生物育種的方法，所述方法包括W下步驟：向電池的電解液 中加入所要進(jìn)行育種的微生物，所述微生物通過(guò)利用電池進(jìn)行充電或者放電時(shí)產(chǎn)生的氣體 進(jìn)行新陳代謝。
[0029] 優(yōu)選地，所述方法還包括；所述電池進(jìn)行預(yù)設(shè)的充放電循環(huán)后，將所述微生物取 出，置于培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)后，再將所述微生物加入到所述電池的電解液中。
[0030] 本技術(shù)方案的有益效果是；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的微生物育種的方法更加高 效和低成本。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1為實(shí)施例1和對(duì)比例1中電池的容量與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系圖；
[0032] 圖2為實(shí)施例1~2、實(shí)施例4~7、實(shí)施例8~9、實(shí)施例11~13中電解液存放 3天后，將微生物收集加入LB培養(yǎng)基培養(yǎng)后，微生物存活天數(shù)與電解質(zhì)濃度的關(guān)系圖；
[0033] 圖3為實(shí)施例1和實(shí)施例8中的大腸桿菌馴化前后在LB培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)形態(tài)圖， 其中A~D為普通照片，E和F為沈M圖；
[0034] 圖4為實(shí)施例2和實(shí)施例9中枯草桿菌馴化前后在LB培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)形態(tài)圖，其 中A~D為普通照片，E和F為沈M圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0036] 本發(fā)明掲示了一種用于電池的電解液，所述電解液包括至少一種能夠溶解電解質(zhì) 并使所述電解質(zhì)電離的溶劑，所述電解液還包括至少一種微生物，所述微生物用于消耗所 述電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體。
[0037] 其中，本發(fā)明電解液中溶劑的目的是溶解電解質(zhì)，并使電解質(zhì)在溶劑中電離，最終 在電解液中生成可自由移動(dòng)的陽(yáng)離子和陰離子。本發(fā)明的溶劑優(yōu)選為水和/或醇。其中醇 包括但不限于甲醇或己醇。
[0038] 一些電池中，電解液與正負(fù)極的接觸界面由于非充放電時(shí)的腐蝕反應(yīng)或者充放電 時(shí)的電化學(xué)反應(yīng)容易產(chǎn)生氣體。如果電池是密封的，送些氣體產(chǎn)生后不斷在電池內(nèi)部累積， 當(dāng)達(dá)到一定的壓強(qiáng)極易產(chǎn)生爆炸等安全問(wèn)題。如鋒儘電池、鋒漠電池、鋒媒電池、鋒銀電池 等電池中，產(chǎn)氣問(wèn)題非常嚴(yán)重。送些電池中常見(jiàn)的產(chǎn)氣主要為氨氣、氧氣和二氧化碳，當(dāng)然 也會(huì)有少量一氧化碳或者其它氣體。
[0039] 微生物，是包括細(xì)菌、病毒、真菌W及一些小型的原生生物、顯微藻類(lèi)等在內(nèi)的一 大類(lèi)生物群體。生物體與外界環(huán)境之間的物質(zhì)和能量交換W及生物體內(nèi)物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)變 過(guò)程叫做新陳代謝。有些微生物的新陳代謝需要氨氣、氧氣或者二氧化碳，如大腸桿菌和枯 草桿菌新陳代謝需要消耗氧氣、瞻氨細(xì)菌新陳代謝需要氨氣等。電池中產(chǎn)生的氣體可能有 多種，本發(fā)明的微生物至少可W減少其中一種氣體的量。
[0040] 本發(fā)明電解液中微生物是根據(jù)電池所產(chǎn)生的氣體組成選取的。當(dāng)電池主要產(chǎn)生氨 氣時(shí)，優(yōu)選瞻氨微生物，如幽口螺旋菌、沙口氏菌等，有試驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)一些在溫泉噴口的微 生物W氨氣為生；當(dāng)電池產(chǎn)生氧氣時(shí)，優(yōu)選好氧微生物，如大腸桿菌、枯草桿菌；當(dāng)電池產(chǎn) 生二氧化碳時(shí)，優(yōu)選消耗二氧化碳的微生物。當(dāng)然，如果電池容易產(chǎn)生多種氣體，優(yōu)選可W 吸收上述多種氣體的微生物或者選用多種不同的微生物。根據(jù)所需要吸收的氣體來(lái)篩選尋 找相應(yīng)的微生物，并通過(guò)對(duì)微生物的馴化和相應(yīng)的培養(yǎng)，使該微生物能夠在相應(yīng)電池里存 活，并最終應(yīng)用到相應(yīng)電池中W吸收產(chǎn)氣。
[0041] 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，電解液的溶劑為水。在水系電池中，產(chǎn)氣的問(wèn)題相對(duì)普 遍，因而本發(fā)明優(yōu)選的電解液溶劑為水。
[004引在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，電解液優(yōu)選的抑范圍為3-7 ;電解液更優(yōu)選的抑范圍為 5-7。在抑偏中性的環(huán)境中，大部分微生物更容易存活。過(guò)高或者過(guò)低的抑容易使微生物 死亡。當(dāng)然，在所有的微生物中是存在過(guò)高或者過(guò)低pH的溶劑中能夠生存的微生物的。
[0043] 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，電解液中離子總濃度范圍為0.0 Ol~5M。一般情況下，過(guò) 高的離子濃度是不利于微生物的存活，如磯酸緩沖鹽溶液（PB巧是常用于生物研究的緩沖 液，其離子濃度大約0.15M。優(yōu)選地，電解液中離子總濃度范圍為0.01~1M。過(guò)高的離子 濃度不適合微生物的生長(zhǎng)，但是過(guò)低的離子濃度對(duì)電解液的導(dǎo)電性W及電池的性能是不利 的。
[0044] 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，電解液中還包括培養(yǎng)基；培養(yǎng)基在電解液中的優(yōu)選質(zhì) 量濃度范圍為0. 1 %~10%，更優(yōu)選的質(zhì)量濃度范圍為0.5%~5%，最優(yōu)選的質(zhì)量濃 度為2wt%。優(yōu)選地，培養(yǎng)基的種類(lèi)包括但不限于W下物質(zhì)中的一種或者多種；葡萄糖 (glucose)、甘油（glycerol) ,Luria-Bertani (LB)培養(yǎng)基、小牛血清。根據(jù)電池電解液的特 點(diǎn)可W添加不同的培養(yǎng)基W適應(yīng)微生物的存活