專利名稱：一種雜化聚合物凝膠電解質(zhì)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)及其能源電池技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種雜化聚合物凝膠電解質(zhì)及其制備方法。
背景技術(shù)：
染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)是一種高效、廉價(jià)、無(wú)污染的新型太陽(yáng)能電池。1991 年，Gratzel首次利用聯(lián)吡啶釕(II )配合物染料和納米多孔TiO2薄膜制備的染料敏化太陽(yáng)能電池，獲得了 7. 1%的光電轉(zhuǎn)換效率。自此DSSC受到了廣大研究者的持續(xù)研究并取得長(zhǎng)足的發(fā)展。美國(guó)專利US 6 479 745中液體電解質(zhì)組分為0.5 mol/L KI、0.05 mol/L I2, 溶劑為碳酸丙烯酯，測(cè)得室溫的電導(dǎo)率為7. 2 mS.cnT1。但是，基于液體電解質(zhì)和DSSC存在電池封裝困難、溶劑揮發(fā)、染料解吸附、腐蝕反電極及壽命短等缺點(diǎn)，而聚合物電解質(zhì)具有封裝簡(jiǎn)單、廉價(jià)、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，引起了研究者濃厚的興趣。DSSC聚合物電解質(zhì)作為具有實(shí)用性價(jià)值的聚合物電解質(zhì)應(yīng)滿足以下條件(1) 室溫離子電導(dǎo)率達(dá)10_3s. cm-1數(shù)量級(jí)；O)與電極界面接觸性能良好，界面電阻小，界面電荷傳輸速度快；C3)良好的電化學(xué)穩(wěn)定性；(4)良好的加工性能。聚乙二醇PEG和聚丙烯酸酯PA是固體電解質(zhì)的材料，本發(fā)明把兩者結(jié)合起來(lái)，制備PA/PEG聚合物/碘化物/I2凝膠電解質(zhì)，可以使該高分子電解質(zhì)具有兩種聚合物的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中電解質(zhì)溶液和DSSC存在的電池封裝困難、溶劑揮發(fā)、染料解吸附、腐蝕反電極及壽命短等缺陷，提出了一種雜化聚合物凝膠電解質(zhì)及其制備方法。 本發(fā)明的雜化聚合物凝膠電解質(zhì)具有易于封裝、電化學(xué)穩(wěn)定性良好等有益效果，本發(fā)明的雜化聚合物凝膠電解質(zhì)制備方法具有路線簡(jiǎn)單，操作條件溫和，產(chǎn)物提純步驟簡(jiǎn)單而產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種雜化聚合物凝膠電解質(zhì)，其具有如下化學(xué)式(I)的結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1. 一種雜化聚合物凝膠電解質(zhì)，其特征在于，所述雜化聚合物凝膠電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)由如下化學(xué)式(I)表示
2.一種如權(quán)利要求1所述雜化聚合物凝膠電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述制備方法通過(guò)聚丙烯酸酯/聚乙二醇PA/PEG聚合物與氧化還原對(duì)碘化物/I2混合，反應(yīng)得到所述雜化聚合物凝膠電解質(zhì)。
3.如權(quán)利要求2所述雜化聚合物凝膠電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，依次包括以下步驟(1)將丙烯酸酯類單體溶于溶劑中，將引發(fā)劑溶于溶劑中；向聚乙二醇和溶劑的混合物通入氮?dú)獠⑸郎?，再加入所述丙烯酸酯類單體和引發(fā)劑，反應(yīng)得到的雜化PA/PEG聚合物中PA結(jié)構(gòu)如化學(xué)式(II)所示；
4.如權(quán)利要求3所述雜化聚合物凝膠電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中 PA/PEG聚合物碘化物/I2電解質(zhì)溶液電解質(zhì)添加劑的重量比為1 :(2. 34、):((TO. 25)。
5.如權(quán)利要求3所述雜化聚合物凝膠電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中所述丙烯酸酯類單體是甲基丙烯酸甲酯MMA、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯BA、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酸氟代庚酯、甲基丙烯酸氟代庚酯、甲基丙烯酸 MAA、丙烯酸；所述溶劑是四氫呋喃THF、甲苯、乙酸乙酯；所述引發(fā)劑是偶氮二異丁腈、過(guò)氧化二苯甲酰。
6.如權(quán)利要求5所述雜化聚合物凝膠電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述甲基丙烯酸甲酯MMA或丙烯酸甲酯丙烯酸丁酯BA或甲基丙烯酸羥乙酯或丙烯酸羥丙酯或丙烯酸氟代庚酯或甲基丙烯酸氟代庚酯甲基丙烯酸MAA或丙烯酸引發(fā)劑聚乙二醇溶劑的質(zhì)量比為 1 (0. 062 0. 1) (0. 18 0. 9) :(0. 012 0. 031) :(0. 54 0. 86) :(1. 53 6. 2)。
7.如權(quán)利要求3所述雜化聚合物凝膠電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中碘化物/I2電解質(zhì)溶液中的碘化物12 溶劑的質(zhì)量比為1 :0. 169:(10. 7^25)；所述碘化物是NaI、KI或LiI，所述溶劑是Y-丁內(nèi)酯、N，N-二甲基甲酰胺，N-甲基吡咯烷酮。
8.如權(quán)利要求3所述雜化聚合物凝膠電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中電解質(zhì)添加劑是吡啶PY、叔丁基吡啶TBP、異硫氰酸胍GuSCN。
9.如權(quán)利要求2所述雜化聚合物凝膠電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)完成后可進(jìn)行精制步驟，將所述PA/PEG聚合物經(jīng)旋干溶劑后真空干燥至恒重。
全文摘要
本發(fā)明屬于化學(xué)及其能源電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種雜化聚合物凝膠電解質(zhì)及其制備方法。本發(fā)明雜化聚合物凝膠電解質(zhì)由化學(xué)式(I)的結(jié)構(gòu)表示。本發(fā)明制備方法通過(guò)雜化聚丙烯酸酯/聚乙二醇PA/PEG聚合物與氧化還原對(duì)碘化物/I2混合，反應(yīng)得到所述聚合物凝膠電解質(zhì)。本發(fā)明雜化聚合物凝膠電解質(zhì)易于封裝，電化學(xué)穩(wěn)定性良好等優(yōu)點(diǎn)，有望廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池的制備中。本發(fā)明制備方法具有路線簡(jiǎn)單，操作條件溫和，產(chǎn)物提純步驟簡(jiǎn)單，產(chǎn)率高等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L51/48GK102324303SQ20111016503
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者唐妙根, 宋春梅, 常飛, 張亮, 梁晟斌, 王永光, 趙丹 申請(qǐng)人:上海雷澳電子科技有限公司, 華東師范大學(xué)