Page 171 - 《精细化工》2022年第11期

第 39 卷第 11 期 精 细 化 工 Vol.39, No.11
2022 年 11 月 FINE CHEMICALS Nov. 2022

有机电化学与工业
3D 打印超拉伸凝胶电解质的制备及在

柔性铝空气电池中的应用

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龙盖琼 ，吴晓斌 ，于 影 ，陈洪立 ，左春柽
（1. 浙江理工大学 机械与自动控制学院，浙江 杭州 310018；2. 嘉兴学院 信息科学与工程学院，浙江
嘉兴 314000）
摘要：以细菌纤维素（BC）、聚乙烯醇（PVA）为原料，通过 3D 打印与冻融循环法制备了超拉伸凝胶电解质。
采用 SEM、接触角测量仪、XRD、电化学工作站和微机控制电子万能试验机对凝胶电解质物理性能、电化学性
能及拉伸性能进行了表征，对其孔隙率和吸液率进行了测试。结果表明，当 m(BC)∶m(PVA)=0.0048∶1 时，基
于 3D 打印制备的凝胶电解质具有稳定的三维网络结构、优异的拉伸性能和电化学性能，拉伸强度可达 0.90 MPa、
–2
断裂伸长率可达 961%、离子电导率为 11.00×10 S/cm。将该凝胶电解质应用于柔性铝空气电池，功率密度可达
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21.0 mW/cm ，电流密度为 20 mA/cm 时，铝阳极比容量为 1124 mA·h/g，电池可稳定放电 90 min。
关键词：3D 打印；超拉伸性能；柔性铝空气电池；凝胶电解质；有机电化学与工业
中图分类号：TQ427.26；TM911.41 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 11-2321-07

Preparation of 3D-printed superstretching gel electrolyte and
its application in flexible aluminum-air battery

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LONG Gaiqiong , WU Xiaobin , YU Ying , CHEN Hongli , ZUO Chuncheng
（1. Faculty of Mechanical Engineering & Automation, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, Zhejiang,
China; 2. College of Information Science and Engineering, Jiaxing University, Jiaxing 314000, Zhejiang, China）
Abstract: Superstretching gel electrolyte was prepared by 3D printing and freeze-thaw cycle method using
bacterial cellulose (BC) and polyvinyl alcohol (PVA) as raw materials. The physical, electrochemical and
tensile properties of the gel electrolyte obtained were then characterized by SEM, contact angle measuring
instrument, XRD, electrochemical workstation and microcomputer controlled electronic universal testing
machine, followed by porosity and absorbency measurements. The results showed that the gel electrolyte
with an mass ratio of BC to PVA of 0.0048∶1 prepared by 3D printing exhibited a stable three-dimensional
network structure, excellent tensile properties and electrochemical performance with tensile strength
–2
0.90 MPa, the elongation at break up to 961%, and the ionic conductivity 11.00×10 S/cm. Application
analysis of gel electrolyte in flexible aluminum-air battery indicated that the battery reached 21.0 mW/cm 2
in power density, 1124 mA·h/g in specific capacity of aluminum anode and maintained stable discharge for
2
90 min at current density of 20 mA/cm .
Key words: 3D printing; superstretching properties; flexible aluminum-air batteries; gel electrolytes;
organic electrochemistry and industry

收稿日期：2022-04-01; 定用日期：2022-06-06; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220304
基金项目：浙江省自然科学基金项目（LQ20E040007，LGG21E050021）；嘉兴市应用性基础研究专项（2020AY10015，2019AY11019，
2020AD10015）
作者简介：龙盖琼（1999—），男，硕士生，E-mail：202030605219@mails.zstu.cn。联系人：于 影（1988—），女，副教授，E-mail：
yingyu@zjxu.edu.cn；陈洪立（1980—），男，副教授，E-mail：chenhldr@zstu.edu.cn。