电解液、电池、电池制备方法以及微生物育种方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于电池的电解液W及使用该电解液的电池。
[0002] 本发明还涉及一种电池的制备方法。
[0003] 本发明还涉及一种微生物育种的方法。
【背景技术】
[0004] 随着技术的发展，电池已经成为人们日常生活中不可或缺的产品。按电解液的溶 剂分类，电池可W分为W水溶液为电解液的水系电池、W有机物为电解液的有机系电池 W 及固体电解质电池。水系电池包括铅酸电池、锋儘电池、金属空气电池、燃料电池等；有机系 电池常见的为裡离子电池。
[000引裡离子电池主要由电极、隔膜W及电解液构成。在实际应用中，裡离子电池由于有 机电解质存在较高的安全隐患，如裡离子电池内部温度升高易引起起火、爆炸，限制了裡离 子电池的应用。
[0006] 近年来，电解液W水为溶剂的电池，W其安全低碳环保的特性，重新受到研究者W 及市场的青睐。然而，水系电池存在着产气问题，即水电池中常常因为水的分解或者水溶液 与电极反应而产生氨气、氧气、二氧化碳等气体。送些气体会造成电池的膨胀产生安全问 题。
[0007] 目前，用于减少产气的方法采用有机或者无机的添加剂来提高析氨或者析氧过电 位W减少气体产生。但是，送些手段的效果均有限，产气仍然是水系电池的一个常见问题。 因而，需要继续探索新的减少水系电池产气的方法来克服上述问题。
【发明内容】
[0008] 本发明所要解决的技术问题是提供一种用于电池的电解液，该电解液可W有效的 减少电池中的产气问题。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下；一种用于电池的电解液，所 述电解液包括至少一种能够溶解电解质并使所述电解质电离的溶剂，所述电解液还包括至 少一种微生物，所述微生物用于通过新陈代谢消耗所述电池内部产生的气体。
[0010] 优选地，所述溶剂为水。
[00川优选地，所述电解液的抑值为3~10。
[0012] 优选地，所述电解液中的电解质的浓度范围为0.0 Ol~5M。
[0013] 优选地，所述电解液还包括培养基，所述培养基质量浓度范围为0. 5%~5%。
[0014] 优选地，所述培养基选自葡萄糖、甘油、Luria-Bertani培养基、小牛血清中的一种 或者多种。
[0015] 优选地，所述微生物选自大肠杆菌、枯草杆菌、幽口螺旋菌、沙口氏菌中的一种或 者多种。
[0016] 优选地，所述电解液还包括第一金属离子；所述电池充电时所述第一金属离子在 所述电池的负极还原沉积为第一金属，所述电池放电时所述第一金属可逆氧化溶解为所述 第一金属离子。
[0017] 优选地，所述第一金属选自儘、铁、铜、锋、館、媒、锡或铅。据权利要求8所述的电 解液，其特征在于：所述电解液还包括第二金属离子，所述第二金属离子能够在所述电池的 正极可逆脱出和嵌入。
[0018] 优选地，所述第二金属离子选自裡离子、钢离子或钟离子。
[0019] 优选地，所述电解液的阴离子包括硫酸根离子、氯离子、醋酸根离子、硝酸根离子 和烷基礙酸根离子中的一种或几种。
[0020] 优选地，所述微生物的浓度范围为不高于1 XlQin个细胞/毫升。
[0021] 本技术方案有益效果为；与现有技术相比，本技术方案的电解液，能有效减少电池 的产气，保证电池的安全，且方法简单高效。
[0022] 本发明还提出一种电池，所述电池包括正极、负极W及如上述任一所述电解液。
[0023] 优选地，所述电池还包括隔膜，所述隔膜包括与所述负极接触的负极侧、与所述正 极接触的正极侧、位于所述负极侧和所述正极侧之间的中间部分，所述电解液通过所述中 间部分加入到隔膜中。
[0024] 本技术方案的有益效果为；与现有技术相比，本技术方案的电池，能有效减少电池 的产气，保证电池的安全。
[0025] 本发明还提出一种电池的制备方法，所述方法包括W下步骤：提供一种电解液，向 所述电解液中加入至少一种微生物；提供正极和负极；将所述正极、负极和电解液组装成 电池，所述微生物新陈代谢时吸收所述电池内部产生的气体。
[0026] 优选地，所述方法还包括对所述微生物进行驯化，所述驯化包括W下步骤；将所述 电池进行充放电循环若干次，再将所述微生物从所述电池中取出，置于培养基中培养，将培 养后的微生物加入到所述电解液中，将所述电解液组装成电池。
[0027] 本技术方案的有益效果为；与现有技术相比，本发明的方法更加简单高效。
[0028] 本发明还提出一种微生物育种的方法，所述方法包括W下步骤：向电池的电解液 中加入所要进行育种的微生物，所述微生物通过利用电池进行充电或者放电时产生的气体 进行新陈代谢。
[0029] 优选地，所述方法还包括；所述电池进行预设的充放电循环后，将所述微生物取 出，置于培养基中进行培养后，再将所述微生物加入到所述电池的电解液中。
[0030] 本技术方案的有益效果是；与现有技术相比，本发明的微生物育种的方法更加高 效和低成本。
【附图说明】
[0031] 图1为实施例1和对比例1中电池的容量与循环次数的关系图；
[0032] 图2为实施例1~2、实施例4~7、实施例8~9、实施例11~13中电解液存放 3天后，将微生物收集加入LB培养基培养后，微生物存活天数与电解质浓度的关系图；
[0033] 图3为实施例1和实施例8中的大肠杆菌驯化前后在LB培养基中的生长形态图， 其中A~D为普通照片，E和F为沈M图；
[0034] 图4为实施例2和实施例9中枯草杆菌驯化前后在LB培养基中的生长形态图，其 中A~D为普通照片，E和F为沈M图。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合附图及【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0036] 本发明掲示了一种用于电池的电解液，所述电解液包括至少一种能够溶解电解质 并使所述电解质电离的溶剂，所述电解液还包括至少一种微生物，所述微生物用于消耗所 述电池内部产生的气体。
[0037] 其中，本发明电解液中溶剂的目的是溶解电解质，并使电解质在溶剂中电离，最终 在电解液中生成可自由移动的阳离子和阴离子。本发明的溶剂优选为水和/或醇。其中醇 包括但不限于甲醇或己醇。
[0038] 一些电池中，电解液与正负极的接触界面由于非充放电时的腐蚀反应或者充放电 时的电化学反应容易产生气体。如果电池是密封的，送些气体产生后不断在电池内部累积， 当达到一定的压强极易产生爆炸等安全问题。如锋儘电池、锋漠电池、锋媒电池、锋银电池 等电池中，产气问题非常严重。送些电池中常见的产气主要为氨气、氧气和二氧化碳，当然 也会有少量一氧化碳或者其它气体。
[0039] 微生物，是包括细菌、病毒、真菌W及一些小型的原生生物、显微藻类等在内的一 大类生物群体。生物体与外界环境之间的物质和能量交换W及生物体内物质和能量的转变 过程叫做新陈代谢。有些微生物的新陈代谢需要氨气、氧气或者二氧化碳，如大肠杆菌和枯 草杆菌新陈代谢需要消耗氧气、瞻氨细菌新陈代谢需要氨气等。电池中产生的气体可能有 多种，本发明的微生物至少可W减少其中一种气体的量。
[0040] 本发明电解液中微生物是根据电池所产生的气体组成选取的。当电池主要产生氨 气时，优选瞻氨微生物，如幽口螺旋菌、沙口氏菌等，有试验已经证实一些在温泉喷口的微 生物W氨气为生；当电池产生氧气时，优选好氧微生物，如大肠杆菌、枯草杆菌；当电池产 生二氧化碳时，优选消耗二氧化碳的微生物。当然，如果电池容易产生多种气体，优选可W 吸收上述多种气体的微生物或者选用多种不同的微生物。根据所需要吸收的气体来筛选寻 找相应的微生物，并通过对微生物的驯化和相应的培养，使该微生物能够在相应电池里存 活，并最终应用到相应电池中W吸收产气。
[0041] 在一个优选实施方式中，电解液的溶剂为水。在水系电池中，产气的问题相对普 遍，因而本发明优选的电解液溶剂为水。
[004引在一个优选实施方式中，电解液优选的抑范围为3-7 ;电解液更优选的抑范围为 5-7。在抑偏中性的环境中，大部分微生物更容易存活。过高或者过低的抑容易使微生物 死亡。当然，在所有的微生物中是存在过高或者过低pH的溶剂中能够生存的微生物的。
[0043] 在一个优选实施方式中，电解液中离子总浓度范围为0.0 Ol~5M。一般情况下，过 高的离子浓度是不利于微生物的存活，如磯酸缓冲盐溶液（PB巧是常用于生物研究的缓冲 液，其离子浓度大约0.15M。优选地，电解液中离子总浓度范围为0.01~1M。过高的离子 浓度不适合微生物的生长，但是过低的离子浓度对电解液的导电性W及电池的性能是不利 的。
[0044] 在一个优选实施方式中，电解液中还包括培养基；培养基在电解液中的优选质 量浓度范围为0. 1 %~10%，更优选的质量浓度范围为0.5%~5%，最优选的质量浓 度为2wt%。优选地，培养基的种类包括但不限于W下物质中的一种或者多种；葡萄糖 (glucose)、甘油（glycerol) ,Luria-Bertani (LB)培养基、小牛血清。根据电池电解液的特 点可W添加不同的培养基W适应微生物的存活