一种利用微流体技术实现多电解液结构的新型电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种利用微流体技术实现多电解液结构的新 型电池。
【背景技术】
[0002] 电池（Battery)指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或 复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置，利用电池作为能量来源，可以得到具 有稳定电压，稳定电流，长时间稳定供电，受外界影响很小的电流，并且电池结构简单，携带 方便，充放电操作简便易行，不受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活 中的各个方面发挥有很大作用。
[0003] 目前，市场上已商业化的电池，如锂离子电池、铅酸电池、镍锌电池以及金属空气 电池，主要以单电解液为主。然而单电解液的电池结构存在两大技术问题：（1)由于电池 的阴极、阳极均直接插入同一电解液中，因此电池阴极、阳极材料必须同时与该单电解液兼 容，在开发新电池时，大大限制了电池阴极、阳极材料的选择范围；（2)单电解液的成分和 浓度很难保证电池使用过程中阴极和阳极的电化学反应同时达到最佳状态（最大活性）， 不利于电池发挥其最佳的电化学性能。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种利用微流体技术实现多电解液 结构的新型电池，不仅极大的拓展了电池阴、阳极材料的选择范围，而且有利于电池阴、阳 极的电化学反应同时达到最佳状态，显著提高其电化学性能。
[0005] 本发明通过以下技术方案实现该目的：
[0006] -种利用微流体技术实现多电解液结构的新型电池，包括阳极板、阴极板以及处 于流动状态的电解液，所述电解液包括阳极电解液、阴极电解液以及桥电解液，还包括分别 用于输送阳极电解液、阴极电解液以及桥电解液流动的阳极管道、阴极管道和桥管道，所述 阳极板与阳极管道连通并与阳极电解液接触，所述阴极板与阴极管道连通并与阴极电解液 接触，所述桥管道在对应于阳极板、阴极板处分别与阳极管道、阴极管道连通构成一离子传 导内腔。
[0007] 其中，所述阳极电解液、阴极电解液以及桥电解液在离子传导内腔中的流向相同。
[0008] 其中，所述阳极电解液、阴极电解液以及桥电解液在离子传导内腔中呈分层流动 状态。
[0009] 进一步的，所述离子传导内腔中设置有多孔隔膜，所述多孔隔膜设置于桥管道与 阳极管道之间或/和桥管道与阴极管道之间。
[0010] 其中，所述阳极板与阳极电解液兼容，所述阴极板与阴极电解液兼容。
[0011] 作为优选的，所述阳极板为锌片，所述阴极板为空气电极（GasDiffusion Electrode，GDE)。
[0012] 作为优选的，所述阳极电解液为Κ0Η溶液，所述阴极电解液为盐酸溶液。
[0013] 作为进一步优选的，所述Κ0Η溶液的浓度为1~6mol/L。
[0014] 作为进一步优选的，所述盐酸溶液的浓度为1~6mol/L。
[0015] 作为优选的方案，所述桥电解液为1~4mol/L的氯化钾溶液。
[0016] 相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明的利用微流体技术实现多电解液 结构的新型电池，包括阳极板、阴极板以及处于流动状态的电解液，所述电解液包括阳极电 解液、阴极电解液以及桥电解液，还包括分别用于输送阳极电解液、阴极电解液以及桥电解 液流动的阳极管道、阴极管道和桥管道，所述阳极板与阳极管道连通并与阳极电解液接触， 所述阴极板与阴极管道连通并与阴极电解液接触，所述桥管道在对应于阳极板、阴极板处 分别与阳极管道、阴极管道连通构成一离子传导内腔，所述阳极板、阴极板分别与阳极电解 液、阴极电解液接触并发生电化学反应，所述桥电解液分别与阳极电解液、阴极电解液传导 离子，不仅极大的拓展了电池阴、阳极材料的选择范围，而且有利于电池阴、阳极的电化学 反应同时达到最佳状态，显著提高其电化学性能。
【附图说明】
[0017] 图1为实施例1三电解液结构的新型电池的结构示意图。
[0018] 图2为实施例2三电解液结构的新型电池的结构示意图。
[0019] 图中：1-阳极板，2-阴极板，3-阳极电解液，4-阴极电解液，5-桥电解液，6-多孔 隔膜。
【具体实施方式】
[0020] 以下结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
[0021] 实施例1。
[0022] 如图1所示，本实施例的一种利用微流体技术实现三电解液结构的新型电池，包 括阳极板1、阴极板2以及处于流动状态的电解液，所述电解液包括阳极电解液3、阴极电解 液4以及桥电解液5,还包括分别用于输送阳极电解液3、阴极电解液4以及桥电解液5流 动的阳极管道、阴极管道和桥管道，所述阳极板1与阳极管道连通并与阳极电解液3接触， 所述阴极板2与阴极管道连通并与阴极电解液4接触，所述桥管道在对应于阳极板1、阴极 板2处分别与阳极管道、阴极管道连通构成一离子传导内腔。
[0023] 本实施例的阳极板1、阴极板2分别与阳极电解液3、阴极电解液4接触并发生电 化学反应，所述桥电解液5分别与阳极电解液3、阴极电解液4选择性的传导离子，电池阴极 和阳极材料不需要同时与一种电解液兼容，相反，本实施例的阴极板2只需与阴极电解液4 兼容，所述阳极板1只需与阳极电解液3兼容，从而在开发新的电池体系时，极大地拓宽了 阴极和阳极材料的选择范围；可以分别调整阳极电解液3、阴极电解液4的成分和浓度来保 证电池在使用过程中阳极板1和阴极板2参与的电化学反应同时达到最佳状态（最大活 性），从而显著提高电池的电化学性能。
[0024] 其中，所述阳极电解液3、阴极电解液4以及桥电解液5在离子传导内腔中的流向 相同，所述阳极电解液3、阴极电解液4以及桥电解液5在离子传导内腔中呈分层流动状态， 为了保证电解液处于层流状态而不发生湍流现象，可通过雷诺数Re的范围确定各电解液 的流动速度，所述各电解液的流动速度有栗体进行控制。
[0025] Re=Pvd/μ
[0026] 其中，ν、Ρ、μ分别为电解液的流速、密度与黏性系数，d为一特征长度，例如电解 液流过圆形管道，则d为管道的当量直径。
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