電解液、電池、電池制備方法以及微生物育種方法
【技術領域】
[0001] 本發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] 本發明還涉及一種電池的制備方法。
[0003] 本發明還涉及一種微生物育種的方法。
【背景技術】
[0004] 隨著技術的發展，電池已經成為人們日常生活中不可或缺的產品。按電解液的溶 劑分類，電池可W分為W水溶液為電解液的水系電池、W有機物為電解液的有機系電池 W 及固體電解質電池。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；有機系 電池常見的為裡離子電池。
[000引裡離子電池主要由電極、隔膜W及電解液構成。在實際應用中，裡離子電池由于有 機電解質存在較高的安全隱患，如裡離子電池內部溫度升高易引起起火、爆炸，限制了裡離 子電池的應用。
[0006] 近年來，電解液W水為溶劑的電池，W其安全低碳環保的特性，重新受到研究者W 及市場的青睞。然而，水系電池存在著產氣問題，即水電池中常常因為水的分解或者水溶液 與電極反應而產生氨氣、氧氣、二氧化碳等氣體。送些氣體會造成電池的膨脹產生安全問 題。
[0007] 目前，用于減少產氣的方法采用有機或者無機的添加劑來提高析氨或者析氧過電 位W減少氣體產生。但是，送些手段的效果均有限，產氣仍然是水系電池的一個常見問題。 因而，需要繼續探索新的減少水系電池產氣的方法來克服上述問題。
【發明內容】
[0008] 本發明所要解決的技術問題是提供一種用于電池的電解液，該電解液可W有效的 減少電池中的產氣問題。
[0009] 為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下；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并使所述電解質電離的溶劑，所述電解液還包括至 少一種微生物，所述微生物用于通過新陳代謝消耗所述電池內部產生的氣體。
[0010] 優選地，所述溶劑為水。
[00川優選地，所述電解液的抑值為3~10。
[0012] 優選地，所述電解液中的電解質的濃度范圍為0.0 Ol~5M。
[0013] 優選地，所述電解液還包括培養基，所述培養基質量濃度范圍為0. 5%~5%。
[0014] 優選地，所述培養基選自葡萄糖、甘油、Luria-Bertani培養基、小牛血清中的一種 或者多種。
[0015] 優選地，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] 優選地，所述電解液還包括第一金屬離子；所述電池充電時所述第一金屬離子在 所述電池的負極還原沉積為第一金屬，所述電池放電時所述第一金屬可逆氧化溶解為所述 第一金屬離子。
[0017] 優選地，所述第一金屬選自儘、鐵、銅、鋒、館、媒、錫或鉛。據權利要求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] 優選地，所述第二金屬離子選自裡離子、鋼離子或鐘離子。
[0019] 優選地，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] 優選地，所述微生物的濃度范圍為不高于1 XlQin個細胞/毫升。
[0021] 本技術方案有益效果為；與現有技術相比，本技術方案的電解液，能有效減少電池 的產氣，保證電池的安全，且方法簡單高效。
[0022] 本發明還提出一種電池，所述電池包括正極、負極W及如上述任一所述電解液。
[0023] 優選地，所述電池還包括隔膜，所述隔膜包括與所述負極接觸的負極側、與所述正 極接觸的正極側、位于所述負極側和所述正極側之間的中間部分，所述電解液通過所述中 間部分加入到隔膜中。
[0024] 本技術方案的有益效果為；與現有技術相比，本技術方案的電池，能有效減少電池 的產氣，保證電池的安全。
[0025] 本發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；提供正極和負極；將所述正極、負極和電解液組裝成 電池，所述微生物新陳代謝時吸收所述電池內部產生的氣體。
[0026] 優選地，所述方法還包括對所述微生物進行馴化，所述馴化包括W下步驟；將所述 電池進行充放電循環若干次，再將所述微生物從所述電池中取出，置于培養基中培養，將培 養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] 本技術方案的有益效果為；與現有技術相比，本發明的方法更加簡單高效。
[0028] 本發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 中加入所要進行育種的微生物，所述微生物通過利用電池進行充電或者放電時產生的氣體 進行新陳代謝。
[0029] 優選地，所述方法還包括；所述電池進行預設的充放電循環后，將所述微生物取 出，置于培養基中進行培養后，再將所述微生物加入到所述電池的電解液中。
[0030] 本技術方案的有益效果是；與現有技術相比，本發明的微生物育種的方法更加高 效和低成本。
【附圖說明】
[0031] 圖1為實施例1和對比例1中電池的容量與循環次數的關系圖；
[0032] 圖2為實施例1~2、實施例4~7、實施例8~9、實施例11~13中電解液存放 3天后，將微生物收集加入LB培養基培養后，微生物存活天數與電解質濃度的關系圖；
[0033] 圖3為實施例1和實施例8中的大腸桿菌馴化前后在LB培養基中的生長形態圖， 其中A~D為普通照片，E和F為沈M圖；
[0034] 圖4為實施例2和實施例9中枯草桿菌馴化前后在LB培養基中的生長形態圖，其 中A~D為普通照片，E和F為沈M圖。
【具體實施方式】
[0035] 下面結合附圖及【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明。
[0036] 本發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 并使所述電解質電離的溶劑，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 述電池內部產生的氣體。
[0037] 其中，本發明電解液中溶劑的目的是溶解電解質，并使電解質在溶劑中電離，最終 在電解液中生成可自由移動的陽離子和陰離子。本發明的溶劑優選為水和/或醇。其中醇 包括但不限于甲醇或己醇。
[0038] 一些電池中，電解液與正負極的接觸界面由于非充放電時的腐蝕反應或者充放電 時的電化學反應容易產生氣體。如果電池是密封的，送些氣體產生后不斷在電池內部累積， 當達到一定的壓強極易產生爆炸等安全問題。如鋒儘電池、鋒漠電池、鋒媒電池、鋒銀電池 等電池中，產氣問題非常嚴重。送些電池中常見的產氣主要為氨氣、氧氣和二氧化碳，當然 也會有少量一氧化碳或者其它氣體。
[0039] 微生物，是包括細菌、病毒、真菌W及一些小型的原生生物、顯微藻類等在內的一 大類生物群體。生物體與外界環境之間的物質和能量交換W及生物體內物質和能量的轉變 過程叫做新陳代謝。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、瞻氨細菌新陳代謝需要氨氣等。電池中產生的氣體可能有 多種，本發明的微生物至少可W減少其中一種氣體的量。
[0040] 本發明電解液中微生物是根據電池所產生的氣體組成選取的。當電池主要產生氨 氣時，優選瞻氨微生物，如幽口螺旋菌、沙口氏菌等，有試驗已經證實一些在溫泉噴口的微 生物W氨氣為生；當電池產生氧氣時，優選好氧微生物，如大腸桿菌、枯草桿菌；當電池產 生二氧化碳時，優選消耗二氧化碳的微生物。當然，如果電池容易產生多種氣體，優選可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。根據所需要吸收的氣體來篩選尋 找相應的微生物，并通過對微生物的馴化和相應的培養，使該微生物能夠在相應電池里存 活，并最終應用到相應電池中W吸收產氣。
[0041] 在一個優選實施方式中，電解液的溶劑為水。在水系電池中，產氣的問題相對普 遍，因而本發明優選的電解液溶劑為水。
[004引在一個優選實施方式中，電解液優選的抑范圍為3-7 ;電解液更優選的抑范圍為 5-7。在抑偏中性的環境中，大部分微生物更容易存活。過高或者過低的抑容易使微生物 死亡。當然，在所有的微生物中是存在過高或者過低pH的溶劑中能夠生存的微生物的。
[0043] 在一個優選實施方式中，電解液中離子總濃度范圍為0.0 Ol~5M。一般情況下，過 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。優選地，電解液中離子總濃度范圍為0.01~1M。過高的離子 濃度不適合微生物的生長，但是過低的離子濃度對電解液的導電性W及電池的性能是不利 的。
[0044] 在一個優選實施方式中，電解液中還包括培養基；培養基在電解液中的優選質 量濃度范圍為0. 1 %~10%，更優選的質量濃度范圍為0.5%~5%，最優選的質量濃 度為2wt%。優選地，培養基的種類包括但不限于W下物質中的一種或者多種；葡萄糖 (glucose)、甘油（glycerol) ,Luria-Bertani (LB)培養基、小牛血清。根據電池電解液的特 點可W添加不同的培養基W適應微生物的存活