一種利用離子交換膜和微流體技術的多電解液結構電池的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及電池技術領域，具體設及一種利用離子交換膜和微流體技術的多電解 液結構電池。
【背景技術】
[0002] 電池度attery)指盛有電解質溶液和金屬電極W產生電流的杯、槽或其他容器或 復合容器的部分空間，能將化學能轉化成電能的裝置，利用電池作為能量來源，可W得到具 有穩定電壓，穩定電流，長時間穩定供電，受外界影響很小的電流，并且電池結構簡單，攜帶 方便，充放電操作簡便易行，不受外界氣候和溫度的影響，性能穩定可靠，在現代社會生活 中的各個方面發揮有很大作用。 陽00引 目前，市場上已商業化的電池，如裡離子電池、鉛酸電池、儀鋒電池W及金屬空氣 電池，主要W單電解液為主。然而單電解液的電池結構存在兩大技術問題：（1)由于電池 的陰極、陽極均直接插入同一電解液中，因此電池陰極、陽極材料必須同時與該單電解液兼 容，在開發新電池時，大大限制了電池陰極、陽極材料的選擇范圍；（2)單電解液的成分和 濃度很難保證電池使用過程中陰極和陽極的電化學反應同時達到最佳狀態（最大活性）， 不利于電池發揮其最佳的電化學性能。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于針對現有技術的不足提供一種利用離子交換膜和微流體技術 的多電解液結構電池，不僅極大的拓展了電池陰、陽極材料的選擇范圍，而且有利于電池 陰、陽極的電化學反應同時達到最佳狀態，顯著提高其電化學性能。 陽〇化]本發明通過W下技術方案實現該目的：
[0006] 一種利用離子交換膜和微流體技術的多電解液結構電池，包括陽極板、陰極板W 及處于流動狀態的電解液，所述電解液包括陽極電解液、陰極電解液W及橋電解液，還包括 分別用于輸送陽極電解液、陰極電解液W及橋電解液的陽極管道、陰極管道和橋管道，所述 陽極板與陽極管道連通并與陽極電解液接觸，所述陰極板與陰極管道連通并與陰極電解液 接觸，所述橋管道在對應于陽極板、陰極板處分別與陽極管道、陰極管道連通構成一離子傳 導內腔，所述橋管道與陽極管道的連通處或橋管道與陰極管道的連通處設置有離子交換 膜。
[0007] 作為優選的方案，所述橋管道與陽極管道的連通處設置有陽離子交換膜。
[0008] 作為另一優選的方案，所述橋管道與陰極管道的連通處設置有陰離子交換膜。
[0009] 其中，所述陽極電解液、陰極電解液W及橋電解液在離子傳導內腔中的流向相同， 且呈分層流動狀態。
[0010] 其中，所述陽極板與陽極電解液兼容，所述陰極板與陰極電解液兼容。
[0011] 作為優選的方案，所述陽極板為鋒片，所述陰極板為空氣電極。
[0012] 作為優選的方案，所述陽極電解液為KOH溶液，所述陰極電解液為鹽酸溶液。
[0013] 作為進一步優選的方案，所述KOH溶液的濃度為I~6mol/L。
[0014] 作為進一步優選的方案，所述鹽酸溶液的濃度為1~6mol/L。 陽015] 作為優選的方案，所述橋電解液為濃度為1~4mol/L的氯化鐘溶液。
[0016] 相對于現有技術，本發明的有益效果為：本發明的利用離子交換膜和微流體技術 的多電解液結構電池，包括陽極板、陰極板W及處于流動狀態的電解液，所述電解液包括陽 極電解液、陰極電解液W及橋電解液，還包括分別用于輸送陽極電解液、陰極電解液W及橋 電解液流動的陽極管道、陰極管道和橋管道，所述陽極板與陽極管道連通并與陽極電解液 接觸，所述陰極板與陰極管道連通并與陰極電解液接觸，所述橋管道在對應于陽極板、陰極 板處分別與陽極管道、陰極管道連通構成一離子傳導內腔，所述橋管道與陽極管道的連通 處、橋管道與陰極管道的連通處可設置有離子交換膜，所述陽極板、陰極板分別與陽極電解 液、陰極電解液接觸并發生電化學反應，所述橋電解液分別與陽極電解液、陰極電解液選擇 性的傳導離子，不僅極大的拓展了電池陰、陽極材料的選擇范圍，而且有利于電池陰、陽極 的電化學反應同時達到最佳狀態，顯著提高其電化學性能。
【附圖說明】
[0017] 圖1為實施例1的S電解液結構的新型電池的結構示意圖。
[0018] 圖2為實施例2的S電解液結構的新型電池的結構示意圖。
[0019] 圖3為實施例3的S電解液結構的新型電池的結構示意圖。
[0020] 圖4為實施例4的S電解液結構的新型電池的結構示意圖。
[0021] 圖5為實施例5的S電解液結構的新型電池的結構示意圖。 陽02引圖中：1-陽極板，2-陰極板，3-陽極電解液，4-陰極電解液，5-橋電解液，6-陽離 子交換膜，7-陰離子交換膜，8-多孔隔膜。
【具體實施方式】
[0023] W下結合附圖及具體實施例對本發明進行詳細描述。
[0024] 實施例1。
[00巧]如圖1所示，本實施例的一種利用離子交換膜和微流體技術的=電解液結構電 池，包括陽極板1、陰極板2化及電解液，所述電解液包括陽極電解液3、陰極電解液4化及 橋電解液5,還包括分別用于輸送陽極電解液3、陰極電解液4 W及橋電解液5的陽極管道、 陰極管道和橋管道，所述陽極板1與陽極管道連通并與陽極電解液3接觸，所述陰極板2與 陰極管道連通并與陰極電解液4接觸，所述橋管道在對應于陽極板1、陰極板2處分別與陽 極管道、陰極管道連通構成一離子傳導內腔，所述橋管道與陽極管道的連通處或/和橋管 道與陰極管道的連通處設置有離子交換膜。
[00%] 本實施例的橋管道與陽極管道的連通處設置有陽離子交換膜6，所述陽離子交換 膜6選擇性的傳導離子，使得所述橋電解液5成為離子傳導的通道，實現陽極板1與陽極電 解液3發生電化學反應，陰極板2與陰極電解液4發生電化學反應。
[0027] 本實施例中所述陽極電解液3可處于非流動狀態，而橋電解液5與陰極電解液4 處于流動狀態且流向相同，在橋管道與陰極管道的連通處呈分層流動狀態。 陽02引本實施例的電池陰極和陽極材料不需要同時與一種電解液兼容，相反，本實施例 的陰極板2只需與陰極電解液4兼容，所述陽極板I只需與陽極電解液3兼容，從而在開發 新的電池體系時，極大地拓寬了陰極和陽極材料的選擇范圍；可W分別調整陽極電解液3、 陰極電解液4的成分和濃度來保證電池在使用過程中陽極板1和陰極板2參與的電化學反 應同時達到最佳狀態（最大活性），從而顯著提高電池的電化學性能。
[0029] 其中，所述陽極電解液3、陰極電解液4 W及橋電解液5在離子傳導內腔中的流向 相同，且呈分層流動狀態，為了保證電解液處于層流狀態而不發生端流現象，可通過雷諾數 Re的范圍確定各電解液的流動速度，所述各電解液的流動速度有累體進行控制。
[0030] Re=PVd/y
[0031] 其中，V、P、y分別為電解液的流速、密度與黏性系數，d為一特征長度，例如電解 液流過圓形管道，則d為管道的當量直徑。
[0032] 其中，本實施例的多電解液結構電池中，所述陽極電解液3處于靜止狀態，所述橋 電解液5和陰極電解液4流速相同，均為0. 065ml min 1。
[0033] 其中，所述陽極板I與陽極電解液3兼容，所述陰極板2與陰極電解液4兼容，解 決了現有技術中陽極材料、陰極材料必須同時與單電解液兼容，而導致的限制材料選擇的 技術問題。
[0034] 作為優選的方案，所述陽極板1為鋒片，所述陰極板2為空氣電極。
[0035] 作為優選的方案，所述陽極電解液3為KOH溶液，所述陰極電解液4為鹽酸溶液。
[0036] 作為進一步優選的方案，所述KOH溶液的濃度為4mol/