Page 174 - 《精细化工》2022年第11期

·2324· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

备的凝胶电解质，随着 BC 分散液从 0.4 mL 增加至
0.6 mL，凝胶电解质（图 2d）的孔隙分布与孔径大
小均匀，微观结构良好。当 BC 分散液达到 0.8 mL，
图 2h 中凝胶电解质 BC 逐渐团聚、分布不均。综上，
因为 3D 打印加工精度较高，所以 BC 凝胶电解质界
面较为平整，且适当的 BC 含量会使凝胶电解质中
的网格结构更加紧密，孔隙分布均匀。

图 3 凝胶电解质的水接触角
Fig. 3 Water contact angle of gel electrolytes

图 4 凝胶电解质和 PVA 的 XRD 谱图
Fig. 4 XRD patterns of gel electrolytes and PVA

如图 4 所示，PVA 的特征衍射峰为 2θ = 19.6°，
与文献[18]报道的 PVA 特征衍射峰一致，对比
BC-PVA1 和 BC- PVA2 的 XRD 谱图，随着 BC 含量
的增加，特征衍射峰减小且非晶区扩大。这是由于
BC 为非晶相，PVA 的结晶度会受到 BC 氢键的影响，
导致特征衍射峰减小。BC-PVA2 拥有比 BC-PVA1
更宽的非晶区，非晶区的扩大代表着 BC 与 PVA 链
段吸液率的增强，能够促进离子迁移，从而有利于
提高凝胶电解质的离子电导率 [19] 。
2.2 凝胶电解质孔隙率和吸液率分析

a—BC-PVA5；b—BC-PVA1；c、d—BC-PVA2；e、f—BC-PVA3； 在冷冻干燥过程中，自由水结冰，体积膨胀，
g、h—BC-PVA4
冰晶升华成水蒸气后，在凝胶电解质中形成致密的
图 2 凝胶电解质的 SEM 图 孔隙结构。为了进一步探究 BC 与 PVA 不同质量比
Fig. 2 SEM images of gel electrolyte 对孔隙率的影响以及 3D 打印相比原位法的优势，
对凝胶电解质的孔隙率和吸液率进行了测试，结果
凝胶电解质的浸润性对铝空气电池的电化学性 如表 1 所示。
能有着重要影响，浸润性越好越有利于凝胶电解质
中离子的传输，水接触角越小代表浸润性能越好， 表 1 凝胶电解质的孔隙率和吸液率
凝胶电解质的水接触角如图 3 所示。由图 3 可知， Table 1 Porosity and absorbency of gel electrolytes
样品 孔隙率/% 吸液率/%
BC-PVA5 的水接触角约为 30°，基于 3D 打印制备的
BC-PVA1 57.7 184.6
超拉伸凝胶电解质的水接触角为 14°~22°，表明 3D
BC-PVA2 56.9 228.4
打印使凝胶电解质界面更加平整，提升了其浸润性， BC-PVA3 53.1 215.4
使其拥有更好的电化学性能。 BC-PVA4 48.5 175.2
图 4 为凝胶电解质与 PVA 的 XRD 谱图。 BC-PVA5 49.8 174.0