电池及其制造方法和制造装置与流程

1.本发明涉及一种电池及其制造方法和制造装置，属于储能技术领域。


背景技术：

2.1799年，意大利物理学家亚历山德罗
·
伏打(alessandro volta)着迷于用锌和铜叠成手臂长的“伏打堆”，二者之间用卤水隔开。这种“伏打堆”是世界上第一种电化学电池，但伏打的设计基础来源于更为古老的东西——电鳗的身体。电鳗是一种淡水鱼类，能通过特化的肌肉组织放电。它们的体长可达两米，而放电器官的长度就可达体长的80％。在放电器官中有数以千计的特化肌肉细胞，称为“放电体”。电鳗式这些鱼类的发电器官内分布着数以百万计的发电细胞，当受到刺激时，发电细胞前膜上的na+通道打开而k+通道关闭，从而导致na+跨过细胞前膜向细胞内流动而k+则跨过细胞后膜向细胞外流动，依靠离子跨膜运输，每个发电细胞可产生约150mv的电压。
3.采用同步定量注射控制器和紫外辐照仪可进行浓差凝胶电池的组装，即制得仿电鳗电池。但组装后的单电池4部件(即高氯化钠凝胶、低氯化钠凝胶和阴离子选择性凝胶、阳离子选择性凝胶)及不同单电池之间的串联通常是以管式圆柱体的底面接触来实现，此种接触模式通常存在如下问题：(1)不同凝胶层之间的接触面积相对偏小导致单电池内及电池间阻抗过大；(2)组装成的串联浓差电池间没有束缚力，其各层之间容易散开。


技术实现要素：

4.本发明提供一种电池及其制造方法和制造装置，以至少解决现有技术存在的不同凝胶层之间的接触面积小、阻抗过大、以及各层之间容易散开的问题。
5.本发明的一方面，提供一种电池，包括至少一个单体单元，所述单体单元包括第一电解质层、阳离子透过层、第二电解质层、阴离子透过层，所述第一电解质层中的电解质浓度高于所述第二电解质层中的电解质浓度；所述阳离子透过层、所述第二电解质层、所述阴离子透过层沿远离第一电解质层的方向依次设置并依次围设在所述第一电解质层的外侧。
6.根据本发明的一实施方式，所述电池包括多个所述单体单元，所述多个所述单体单元依次设置，且所述多个所述单体单元中的每相邻的两者中，一个所述单体单元围设在另一个所述单体单元的外侧。
7.根据本发明的一实施方式，不同所述单体单元中的所述第一电解质层的厚度相同或不同；和/或，不同所述单体单元中的所述第一电解质层的电解质浓度相同或不同。
8.根据本发明的一实施方式，所述第一电解质层、阳离子透过层、第二电解质层、阴离子透过层分别为圆柱形；和/或，所述所述第一电解质层、阳离子透过层、第二电解质层、阴离子透过层同心设置。
9.根据本发明的一实施方式，所述第一电解质层、阳离子透过层、第二电解质层、阴离子透过层分别为凝胶层。
10.根据本发明的一实施方式，所述凝胶层包括交联聚丙烯酰胺。
11.根据本发明的一实施方式，所述第一电解质层中的电解质浓度与所述第二电解质层中的电解质浓度之比为(1.5-6)：(0.01-0.05)；和/或，所述第一电解质层中的电解质浓度为1.5～6mol/l；和/或，所述第二电解质层中的电解质浓度为0.01～0.05mol/l；和/或，所述第一电解质层、所述第二电解质层中的电解质分别包括碱金属卤化物。
12.根据本发明的一实施方式，还包括用于封装所述至少一个单体单元的封装体，所述封装体包括硅胶、硅橡胶、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚乙醇酸、聚乙烯、聚醚醚酮、聚碳酸酯、聚砜、聚丙烯和聚氨酯、钛合金中的一种或多种。
13.本发明的另一方面，提供一种上述电池的制造装置，包括卷针、用于驱动所述卷针转动的电极、用于向所述卷针提供组合物的供料部、用于使被提供至卷针上的所述组合物固化的辐射源；其中，所述供料部与所述卷针被配置为：所述供料部与所述卷针沿所述卷针的轴向可相对移动；所述组合物包括用于形成所述第一电解质层的第一组合物、用于形成所述阳离子透过层的第二组合物、用于形成所述第二电解质层的第三组合物、用于形成所述阴离子透过层的第四组合物；所述供料部包括用于向所述卷针提供所述第一组合物的第一供料部、用于向所述卷针提供所述第二组合物的所述第二供料部、用于向所述卷针提供所述第三组合物的第三供料部、用于向所述卷针提供所述第四组合物的第四供料部。
14.本发明的再一方面，提供一种上述电池的制造方法，采用权利要求9所述的制造装置进行制造，所述制造方法包括：s1、向所述卷针上提供所述第一组合物，经所述辐射源提供的辐射固化后，形成所述第一电解质层；s2、向形成于所述卷针上的所述第一电解质层上提供所述第二组合物，经所述辐射源提供的辐射固化后，形成所述阳离子透过层；s3、向形成于所述卷针上的所述阳离子透过层上提供所述第三组合物，经所述辐射源提供的辐射固化后，形成所述第二电解质层；s4、向形成于所述卷针上的所述第二电解质层上提供所述第四组合物，经所述辐射源提供的辐射固化后，形成所述阴离子透过层。
15.本发明中，阴离子透过层、第二电解质层、阳离子透过层依次围设在第一电解质层的外侧，即第一电解质层、阳离子透过层、第二电解质层、阴离子透过层沿电池的径向分布，这样，可以实现各层之间的大面积接触，降低阻抗，同时，这些层形成套管结构，每两个相邻的层之间密和，层层叠套的层之间紧密贴合，形成自束缚力，从而增强了电池的机械强度和一体整合紧密性，避免各层之间散开。本发明的电池适用于植入人体等生物体内，例如应用于心脏起搏器等。
附图说明
16.图1为本发明一实施例的电池结构示意图；
17.图2为本发明一实施例的单体电池结构示意图；
18.图3为本发明一实施例的电池结构示意图；
19.图4为本发明一实施例的电池制造装置示意图。
20.附图标记说明：1：第一电解质层；2：阳离子透过层；3：第二电解质层；4：阴离子透过层；5：电机；6：卷针；7：空腔；11：第一供料部；12：第二供料部；13：第三供料部；14：第四供料部；voc：电压。
具体实施方式
21.为使本领域技术人员更好地理解本发明的方案，下面对本发明作进一步地详细说明。以下所列举具体实施方式只是对本发明的原理和特征进行描述，所举实例仅用于解释本发明，并非限定本发明的范围。基于本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
22.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接、也可以是可拆卸连接，也可以是一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通信连接(网络连接)；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，也可以是两个元件内部连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述属于在本发明中的具体含义。此外，“第一”、“第二”等术语仅用于描述目的，例如区分各部件，以更清楚说明/解释技术方案，而不能理解为指示或暗示所指示的技术特征的数量或具有实质性意义的顺序等含义。
23.本发明实施例提供一种电池，如图1至图3所示，该电池包括至少一个单体单元，单体单元包括第一电解质层1、阳离子透过层2、第二电解质层3、阴离子透过层4，第一电解质层1中的电解质浓度高于第二电解质层3中的电解质浓度；阳离子透过层2、第二电解质层3、阴离子透过层4沿远离第一电解质层1的方向依次设置并依次围设在第一电解质层1的外侧。
24.具体来说，如图1至图3所示，阳离子透过层2围设在第一电解质层1的外侧，即阳离子透过层2沿第一电解质层1的周向环设在第一电解质层1的周侧、并包裹在第一电解质层1周侧的全部区域；第二电解质层3围设在阳离子透过层2的外侧，即第二电解质层3沿阳离子透过层2的周向环设在阳离子透过层2的周侧、并包裹在阳离子透过层2周侧的全部区域，第二电解质层3与第一电解质层1被阳离子透过层2间隔开；阴离子透过层4围设在第二电解质层3的外侧，即阴离子透过层4沿第二电解质层3的周向环设在第二电解质层3的周侧、并包裹在第二电解质层3周侧的全部区域，阳离子透过层2与阴离子透过层4被第二电解质层3间隔开。
25.由此，本发明实施例提供的电池具有第一电解质层1、阳离子透过层2、第二电解质层3、阴离子透过层4等多层结构，且其中的这些层形成套筒结构，实现侧面的大面积接触，以降低阻抗，可降低电池发热等不良现象，提升电池的循环性能和寿命，同时每相邻的两层密和，即层层叠套的套管间紧密贴合，形成自束缚力，从而增强了电池的整体紧密性和机械强度，由此本发明实施例构建了一种新型高效的仿电鳗式离子电池。
26.本发明实施例的电池具有与电鳗类似的发电机理，通过高电解质浓度的第一电解质层2和低电解质浓度的第二电解质层3模拟发电细胞膜内外的离子浓度梯度，通过阳离子透过层2和阴离子透过层4模拟发电细胞膜的选择通过性，实现电鳗式发电机理。
27.具体地，上述单体单元的数量可以是一个或多个，当上述单体单元的数量为一个时，上述电池还包括围设在阴离子透过层4外侧的第一电解质层1，这样，由内而外依次为第一电解质层1、阳离子透过层2、第二电解质层3、阴离子透过层4和第一电解质层1，形成一个单体电池，该单体电池的电压通常可为110-180mv。
28.当上述单体单元的数量为多个(即电池包括多个单体单元)时，该多个单体单元中的每相邻的两者中，一个单体单元围设在另一个单体单元的外侧，即多个单体单元亦形成
套筒结构，相邻的两个单体单元共用一个第一电解质层1，以分别形成上述单体电池，此时，相当于上述电池由多个单体电池组成，从而提供期望需求的更高电压。
29.由此，上述电池具有多层结构，这些层沿电池的径向扩散(类似于波纹状)，并堆叠串联在一起。具体实施时，可根据实际需要设置单体电池的数量、以及各层的直径、长度和重复数量等参数，达到预设电池容量、总电压和尺寸等需求，例如根据所需植入人体内的电池的需求，设计上述参数等，对此不作特别限制。
30.示例性地，作为心脏起搏器的电池所需电压2.5v，如果单体凝胶电池电压为150mv，那么大概需要17(2.5/0.15＝17)个单体凝胶电池叠套在一起(即共叠套68层部件(亦即第一电解质层1、阳离子透过层2、第二电解质层3、阴离子透过层4的总层数共68层))，平均每层直径为100μm，则凝胶电池直径约为6.8mm。
31.上述电池的工作原理如图2所示，未组装前(各层之间未接触)，最内层和最外层之间的电压voc＝0mv，在组装完成之后(各层之间具体可以直接接触，即相邻的两层之间无其他结构)，第一电解质层1为高浓度电解质层，其会趋向流向低浓度电解质层(即第二电解质层3)，以平衡电化学势及浓度差，阳离子透过层2选择性透过阳离子，即只允许阳离子(如钠离子)通过，而最外侧的第一电解质层1亦为高浓度电解质层，阴离子透过层4选择性透过阴离子，即只允许阴离子(氯离子)通过，这样，阳离子和阴离子分别从两侧经过选择性膜(即上述阳离子透过层2和阴离子透过层4)进入到第二电解质层3，由此在中心层(最内侧的第一电解质层1)和最外层(最外侧的第一电解质层1)之间形成预设电压(如单体电池形成约110-180mv的电压)，当外接负载(如心脏起搏器等)后形成电流。
32.此外，上述不同单体单元中的第一电解质层1的厚度可以相同或不同，不同单体单元中的第一电解质层1的电解质浓度可以相同或不同。
33.在一实施例中，沿电池的径向，不同位置的第一电解质层1的厚度(如电池最内侧的第一电解质层1(中心层)的厚度与最外侧的第一电解质层1(最外侧)的厚度)相同，此时外层的体积会大于内层，其中的电解质摩尔浓度相同，此时该两层的氯化钠的总量(总摩尔数)不同，亦即各单体电池的容量产生梯次差异，此种情况下充电时间通常以最内层的容量为基准进行计算(反之亦然，即以最小的容量作为基准容量)，放电时，外层摩尔数偏高的电池还有没放完的容量，而若继续放电，内层将出现相抵消的负电压，导致过放电时电压迅速归零，具有自调节和均衡的作用。
34.在另一实施例中，上述电池可为非对称分布，即沿电池的径向，不同位置的第一电解质层1中的电解质浓度相同，沿由内而外的方向，不同位置的第一电解质层1的厚度逐渐降低，从而可使各第一电解质层1中的电解质总摩尔数相同，达到各层间的容量均衡相等。
35.在另一些实施例中，也可以进行浓度不均衡设计，即沿电池的径向，不同位置的第一电解质层1的厚度相同，而其中的电解质浓度可以不同，具体可以是沿电池的径向，且沿由内而外的方向，不同位置的第一电解质层1的电解质浓度逐渐降低，即位于内侧的第一电解质层1的电解质浓度偏高，外侧的电解质层的电解质浓度偏低，具体实施时，可根据各第一电解质层1的体积计算出其精确的浓度值，以使不同第一电解质层1中的电解质总量基本相同。
36.相对而言，使不同第一电解质层1的厚度相同，保持电池的对称性，更利于电池的制造，例如通过打印制造等。
37.具体地，第一电解质层1、阳离子透过层2、第二电解质层3、阴离子透过层4可以分别为圆柱形，第一电解质层1、阳离子透过层2、第二电解质层3、阴离子透过层4同心设置，即上述电池可以为同心圆柱形套管状电池结构。
38.具体地，上述电池可以为凝胶电池，上述第一电解质层1、阳离子透过层2、第二电解质层3、阴离子透过层4可以分别为凝胶层，亦即，这些层具有凝胶基质，其余的功能成分(如第一电解质层1和第二电解质层3中的电解质)存在于该凝胶基质中。
39.在一些实施例中，上述凝胶层可以包括交联聚丙烯酰胺，即可以采用交联聚丙烯酰胺作为第一电解质层1、阳离子透过层2、第二电解质层3、阴离子透过层4的凝胶基质。
40.具体地，第一电解质层1、第二电解质层3中的电解质可以分别包括碱金属卤化物，例如包括氯化钠(nacl)。
41.此外，第一电解质层1中的电解质摩尔浓度与第二电解质层3中的电解质摩尔浓度之比为(1.5-6)：(0.01-0.05)，例如1.5:0.05、2:0.05、4:0.05、6:0.05、1.5:0.03、2:0.03、4:0.03、6:0.03、1.5:0.01、2:0.01、4:0.01、6:0.01或其中的任意两者组成的范围。
42.在一些实施例中，第一电解质层1中的电解质浓度为1.5～6mol/l，例如1.5mol/l、2mol/l、2.5mol/l、3mol/l、3.5mol/l、4mol/l、4.5mol/l、5mol/l、5.5mol/l、6mol/l或其中的任意两者组成的范围。
43.在一些实施例中，第二电解质层3中的电解质浓度为0.01～0.05mol/l，例如0.01mol/l、0.02mol/l、0.03mol/l、0.04mol/l、0.05mol/l或其中的任意两者组成的范围。
44.此外，上述电池还包括用于封装至少一个单体单元的封装体，封装体可以包括硅胶等生物相容性高分子软性材料和/或生物相容性凝胶材料，采用生物相容性材料对电池进行密封包装，可提升电池的性能和结构稳定性，并利于植入人体等生物体内，与生物体具有生物相容性。
45.在一些具体实施例中，上述封装体可以包括硅胶、硅橡胶、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚乙醇酸、聚乙烯、聚醚醚酮、聚碳酸酯、聚砜、聚丙烯和聚氨酯、钛合金中的一种或多种。
46.此外，上述电池还包括电极端子线，电极端子线包括正极端子线和负极端子线，从而使电池连接电子器件进行放电使用。
47.具体地，上述电极端子线(正极端子线和负极端子线)可以包括由惰性金属形成的导线(通常为软细导线)、导电纳米纤维、柔性电极中的一种或多种。
48.其中，惰性金属例如包括不锈钢或钛，即电极段子线可使用惰性金属(比如不锈钢或钛)形成的软细导线；导电纳米纤维例如包括采用导电银浆、碳纳米管(cnt)、石墨烯等中的一种或多种经静电纺丝而成的导电纳米纤维；柔性电极可包括柔性基底、以及设置在柔性基体上的导电层，柔性基底例如包括聚二甲基硅氧烷(pdms)，导电层例如包括生物干电极银纳米线、pedot:pss、聚吡咯、碳纳米管和石墨烯等中的一种或多种
49.一般情况下，电极端子线(正极端子线和负极端子线)包括位于封装体内的内置部和伸出封装体的外延部，封装体内的单体单元(单体电池)、内置部、外延部依次连接，外延部伸出封装体，连接电子器件，以使电池连接电子器件进行放电使用。
50.在一些实施例中，电极端子线的外延部表面设有绝缘层，该绝缘层具体可以包裹在电极端子线的周侧，即电极端子线出电池后包有绝缘层。其中，绝缘层具体可以包括硅胶绝缘层。
51.本发明实施例还提供一种上述电池的制造装置，如图4所示，包括卷针、用于驱动卷针转动的电极、用于向卷针提供组合物的供料部、用于使被提供至卷针上的组合物固化的辐射源；其中，供料部与卷针被配置为：供料部与卷针沿卷针的轴向可相对移动；组合物包括用于形成第一电解质层1的第一组合物、用于形成阳离子透过层2的第二组合物、用于形成第二电解质层3的第三组合物、用于形成阴离子透过层4的第四组合物；供料部包括用于向卷针提供第一组合物的第一供料部、用于向卷针提供第二组合物的第二供料部、用于向卷针提供第三组合物的第三供料部、用于向卷针提供第四组合物的第四供料部。
52.本发明实施例提供的上述电池的制造方法采用上述制造装置进行制造，制造方法包括：s1、向卷针上提供第一组合物，经辐射源提供的辐射固化后，形成第一电解质层1；s2、向形成于卷针上的第一电解质层1上提供第二组合物，经辐射源提供的辐射固化后，形成阳离子透过层2；s3、向形成于卷针上的阳离子透过层2上提供第三组合物，经辐射源提供的辐射固化后，形成第二电解质层3；s4、向形成于卷针上的第二电解质层3上提供第四组合物，经辐射源提供的辐射固化后，形成阴离子透过层4。
53.具体地，上述第一组合物、第二组合物、第三组合物、第四组合物可以各自独立地包括酰胺类单体，该酰胺类单体可以包括丙烯酰胺、甲叉丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、n,n-二乙基-2-丙烯酰胺、n-羟乙基丙烯酰胺、n-三羟甲基甲基丙烯酰胺、n-甲氧基-n,2-二甲基丙烯酰胺、n,n'-[氧基二(亚甲基)]二丙烯酰胺、n,n
′‑
(1,2-二羟乙烯)二丙烯酰胺、间二甲苯二丙烯酰胺中的一种或多种。
[0054]
经上述固化后，这些组合物形成相应的层，其中的酰胺类单体形成交联聚丙烯酰胺。
[0055]
示例性地，第一组合物为如下组成的高浓度氯化钠溶液：1.5-6mol/l氯化钠，0.025-0.055mol/l 2-羟基-2-甲基苯丙酮(光引发剂)，2.5-8mol/l丙烯酰胺，0.025-0.1mol/l甲叉丙烯酰胺。
[0056]
示例性地，第二组合物为如下组成的阳离子选择性溶液：1-3.5mol/l 3-磺丙基丙烯酸盐钾盐，0.025-0.055mol/l 2-羟基-2-甲基苯丙酮，2.5-8mol/l丙烯酰胺，0.025-0.1mol/l甲叉丙烯酰胺。
[0057]
示例性地，第三组合物为如下组成的低浓度氯化钠溶液：0.01-0.05mol/l氯化钠，0.025-0.055mol/l 2-羟基-2-甲基苯丙酮，2.5-8mol/l丙烯酰胺，0.025-0.1mol/l甲叉丙烯酰胺，1.5-4mol/l甘油；
[0058]
示例性地，第四组合物为如下组成的阴离子选择性溶液：1-3.5mol/l(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵，2.5-8mol/l丙烯酰胺，0.025-0.1mol/l甲叉丙烯酰胺，0.025-0.055mol/l 2-羟基-2-甲基苯丙酮。
[0059]
其中，可通过间接沉淀滴定法、电位滴定法检测或确定上述氯化钠等成分的浓度。
[0060]
具体实施时，在制备上述第一组合物、第二组合物、第三组合物和第四组合物时，可以将所需材料置于去离子水中，在室温下避光搅拌30min(制备上述每种组合物时的搅拌时间均为30min，磁子转速为10-1500rpm)，形成凝胶前驱体，待用；在25℃下测得凝胶前驱体(离子凝胶材料)是粘度约为2.16～2.73mpa/s。其中，采用gb1632规定的玻璃毛细管式乌氏毛细管黏度计进行粘度测量。
[0061]
此外，上述电极具体可以包括低速旋转马达，其转速可以为5～500转/min，例如5
转/min、15转/min、30转/min、50转/min、70转/min、100转/min、150转/min、200转/min、250转/min、300转/min、350转/min、400转/min、450转/min、500转/min或其中的任意两者组成的范围，但不局限于此。
[0062]
此外，上述卷针具体可以为不锈钢材质，其可以为圆柱形，表面光滑。卷针的直径例如为1-4mm。
[0063]
此外，上述供料部可以是微流喷嘴等本领域常规结构，对此不作特别限制。
[0064]
具体地，本发明实施例的制造装置(凝胶打印设备)及其制造过程如下：如图4所示，凝胶打印设备置于含有紫外光的空腔7内，电机5带动卷针6，使用供料部(第一供料部11、第二供料部12、第三供料部13、第四供料部14)分别打印四种配置好的墨水(即上述四种组合物溶液)，溶液打印到呈圆柱体状的卷针6表面后，紫外光使其迅速凝胶化，形成相应的层。
[0065]
具体地，首先打印第一电解质层1，打完一行后，此时第一供料部11位于卷针6轴向上的预设停止位置，电机5会控制转轴转动相应宽度的一格(即转动至下一行，一行的宽度为1-5mm)，电机的转速可以为10-60rpm；然后，电机5带动卷针6微进，返回打印下一行，直至打完一层闭合，即完成一层第一电解层1的打印；然后再依次打印阳离子透过层22、第二电解质层3、阴离子透过层4等其他层。
[0066]
其中，电机5与上述四个供料部(即第一供料部11、第二供料部12、第三供料部13、第四供料部14)适配，当一个供料部打完相应的层后，供料部会折回，下一供料部开设，打印下一层。其中，供料部的直径可以为0.3-2mm。
[0067]
具体实施时，在卷针6的轴向上，可以使卷针6不沿其轴向移动，而使供料部沿卷针6的轴向移动(如上述过程)，供料部沿卷针6轴向的移动速度可以为0.1-5cm/s；或者，使供料部固定(即使供料部不沿卷针6的轴向移动)，而使卷针6沿其轴向移动，以实现供料部与卷针被配置为：供料部与卷针沿卷针的轴向可相对移动。
[0068]
所有层打印完毕后，拔出卷针6，将正极引流电极(正极端子线)置于同心圆柱中间，负极引流电极(负极端子线)置于最外层，组装成电池。
[0069]
具体地，上述制造装置包括围设成上述空腔7的本体、以及设于本体上的观察窗口，本体可以为不锈钢体，观察窗口设于本体7的前侧，该观察窗口具体可以由防紫外线玻璃形成，其紫外线截止率在97％以上。
[0070]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种电池，其特征在于，包括至少一个单体单元，所述单体单元包括第一电解质层、阳离子透过层、第二电解质层、阴离子透过层，所述第一电解质层中的电解质浓度高于所述第二电解质层中的电解质浓度；所述阳离子透过层、所述第二电解质层、所述阴离子透过层沿远离所述第一电解质层的方向依次设置并依次围设在所述第一电解质层的外侧。2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池包括多个所述单体单元，所述多个所述单体单元依次设置，且所述多个所述单体单元中的每相邻的两者中，一个所述单体单元围设在另一个所述单体单元的外侧。3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，不同所述单体单元中的所述第一电解质层的厚度相同或不同；和/或，不同所述单体单元中的所述第一电解质层的电解质浓度相同或不同。4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一电解质层、阳离子透过层、第二电解质层、阴离子透过层分别为圆柱形；和/或，所述第一电解质层、阳离子透过层、第二电解质层、阴离子透过层同心设置。5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一电解质层、阳离子透过层、第二电解质层、阴离子透过层分别为凝胶层。6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述凝胶层包括交联聚丙烯酰胺。7.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一电解质层中的电解质浓度与所述第二电解质层中的电解质浓度之比为(1.5-6)：(0.01-0.05)；和/或，所述第一电解质层中的电解质浓度为1.5～6mol/l；和/或，所述第二电解质层中的电解质浓度为0.01～0.05mol/l；和/或，所述第一电解质层、所述第二电解质层中的电解质分别包括碱金属卤化物。8.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，还包括用于封装所述至少一个单体单元的封装体，所述封装体包括硅胶、硅橡胶、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚乙醇酸、聚乙烯、聚醚醚酮、聚碳酸酯、聚砜、聚丙烯和聚氨酯、钛合金中的一种或多种。9.一种权利要求1-8任一项所述的电池的制造装置，其特征在于，包括卷针、用于驱动所述卷针转动的电极、用于向所述卷针提供组合物的供料部、用于使被提供至卷针上的所述组合物固化的辐射源；其中，所述供料部与所述卷针被配置为：所述供料部与所述卷针沿所述卷针的轴向可相对移动；所述组合物包括用于形成所述第一电解质层的第一组合物、用于形成所述阳离子透过层的第二组合物、用于形成所述第二电解质层的第三组合物、用于形成所述阴离子透过层的第四组合物；所述供料部包括用于向所述卷针提供所述第一组合物的第一供料部、用于向所述卷针提供所述第二组合物的第二供料部、用于向所述卷针提供所述第三组合物的第三供料部、用于向所述卷针提供所述第四组合物的第四供料部。10.一种权利要求1-8任一项所述的电池的制造方法，其特征在于，采用权利要求9所述的制造装置进行制造，所述制造方法包括：s1、向所述卷针上提供所述第一组合物，经所述辐射源提供的辐射固化后，形成所述第一电解质层；
s2、向形成于所述卷针上的所述第一电解质层上提供所述第二组合物，经所述辐射源提供的辐射固化后，形成所述阳离子透过层；s3、向形成于所述卷针上的所述阳离子透过层上提供所述第三组合物，经所述辐射源提供的辐射固化后，形成所述第二电解质层；s4、向形成于所述卷针上的所述第二电解质层上提供所述第四组合物，经所述辐射源提供的辐射固化后，形成所述阴离子透过层。

技术总结
本发明提供一种电池及其制造方法和制造装置，该电池包括至少一个单体单元，所述单体单元包括第一电解质层、阳离子透过层、第二电解质层、阴离子透过层，所述第一电解质层中的电解质浓度高于所述第二电解质层中的电解质浓度；所述阳离子透过层、所述第二电解质层、所述阴离子透过层沿远离所述第一电解质层的方向依次设置并依次围设在所述第一电解质层的外侧。本发明能够提高电池的各层之间的接触面积，降低阻抗，同时提高各层之间的紧密性，提高电池的机械强度。电池的机械强度。电池的机械强度。


技术研发人员：李素丽 董德锐 赵伟 徐延铭 李俊义
受保护的技术使用者：珠海冠宇电池股份有限公司
技术研发日：2023.06.28
技术公布日：2023/8/14