專利名稱：含乙烯基咪唑鏈段聚合物凝膠電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
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，具體地涉及ー種含こ烯基咪唑鏈段的聚合物凝膠電解質(zhì)及其制備方法。
背景技術(shù)：
染料敏化太陽能電池(DSSC)因其易組裝、成本低、效率高(12. 3% )的優(yōu)點而受到廣泛的關(guān)注。例如，美國專利US 6479745中液體電解質(zhì)組分為0.5mol/L KI、0.05mol/LI2，溶劑為碳酸丙烯酯，測得室溫的電導(dǎo)率為7. 2mS. 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，而聚合物電解質(zhì)具有封裝簡單、廉價、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。DSSC聚合物電解質(zhì)作為具有實用性價值的聚合物電解質(zhì)應(yīng)滿足以下條件(I)室溫離子電導(dǎo)率達(dá)10_3s. CnT1數(shù)量級；(2)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；(3)良好的電化學(xué)穩(wěn)定性；(4)良好的加工性能?，F(xiàn)有技術(shù)的液體電解質(zhì)存在溶劑易泄漏、易揮發(fā)、電池性能不穩(wěn)定和使用壽命短等缺點。因此，無滲漏、使用時間長的聚合物準(zhǔn)固體與固體電解質(zhì)成為最有前途的材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中液體電解質(zhì)造成的DSSC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，提出了一種聚合物凝膠電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明提出的含こ烯基咪唑鏈段聚合物凝膠電解質(zhì)及其制備方法具有路線簡單，操作條件溫和，產(chǎn)物提純步驟簡單而產(chǎn)率高，熱穩(wěn)定性好，易于封裝，電化學(xué)穩(wěn)定性良好等優(yōu)點。本發(fā)明提出了ー種含こ烯基咪唑鏈段聚合物凝膠電解質(zhì)，其具有如下化學(xué)式(I)的結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.ー種含こ烯基咪唑鏈段聚合物凝膠電解質(zhì)，其特征在于，所述含こ烯基咪唑鏈段聚合物凝膠電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)由如下化學(xué)式(I)表示
2.ー種如化學(xué)式(I)所示的含こ烯基咪唑鏈段聚合物凝膠電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述制備方法通過將聚(こ烯基咪唑-丙烯酸酷)/聚(偏氟こ烯-六氟丙烯)共混物與碘化物/I2電解質(zhì)溶液混合，反應(yīng)得到所述含こ烯基咪唑鏈段聚合物凝膠電解質(zhì)。
3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，依次包括以下步驟 步驟(I):將こ烯基咪唑單體和丙烯酸酯類單體溶于溶劑中，形成こ烯基咪唑單體和丙烯酸酯類單體的溶液；將引發(fā)劑溶于溶劑中，形成引發(fā)劑溶液；向聚(偏氟こ烯-六氟丙烯)與溶劑形成的混合物中通入氮氣并升溫；再加入所述こ烯基咪唑單體和丙烯酸酯類單體的溶液與所述引發(fā)劑溶液，反應(yīng)得到聚(こ烯基咪唑-丙烯酸酷)/聚(偏氟こ烯-六氟丙烯)共混物；其中，聚(こ烯基咪唑-丙烯酸酷)結(jié)構(gòu)如化學(xué)式(II)所示，X y的個數(shù)比為 10 (20 320) 代表 H 或 CH3 ；R2 代表 CH3> C4H9, CH2CH2OH, CH2CH2CH2OH 或 C7F15 ；
4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述聚(こ烯基咪唑-丙烯酸酷)/聚(偏氟こ烯-六氟丙烯)共混物與所述碘化物/12電解質(zhì)溶液的重量比為 I : (6. 7 15. 7)。
5.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中，所述こ烯基咪唑單體丙烯酸酯類單體引發(fā)劑聚(偏氟こ烯-六氟丙烯)溶劑的質(zhì)量比為I : (2 8) (0. 03 0. 10) (2 36) (5 70)。
6.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中，所述こ烯基咪唑單體是N-こ烯基咪唑；所述丙烯酸酯類單體是甲基丙烯酸甲酷、丙烯酸甲酷、丙烯酸丁酷、甲基丙烯酸丁酷、甲基丙烯酸羥こ酷、丙烯酸羥丙酷、丙烯酸氟代庚酷、或甲基丙烯酸氟代庚酯；所述溶劑是四氫呋喃、甲苯、氯仿、或丙酮；所述引發(fā)劑是偶氮ニ異丁腈、偶氮ニ異庚腈、過氧化ニ苯甲酰。
7.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，碘化物/12電解質(zhì)溶液中碘化物I2 離子液體溶劑的質(zhì)量比為I : (0. 68 0. 84) (8. 6 10. 7) (42 60)。
8.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述碘化物是Nal、KI、或LiI ;所述溶劑是3-甲氧基丙腈、こ腈、或Y-丁內(nèi)酷；所述離子液體是I-甲基-3-丁基咪唑碘、1，3_ ニ甲基咪唑碘、或I-甲基-3-丙基咪唑碘。
9.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在干，進(jìn)ー步包括精制步驟在所述步驟(I)完成后進(jìn)行精制步驟，將所述聚(こ烯基咪唑-丙烯酸酷)/聚(偏氟こ烯-六氟丙烯)共混物經(jīng)旋干溶劑后真空干燥至恒重。
10.含こ烯基咪唑鏈段聚合物凝膠電解質(zhì)在制備染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用。
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，提出了一種如化學(xué)式(I)所示的含乙烯基咪唑鏈段聚合物凝膠電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明通過聚(乙烯基咪唑-丙烯酸酯)/聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)P(VIM-A)/P(VDF-HFP)共混物與氧化還原對碘化物/I2混合，制備得到所述聚合物凝膠電解質(zhì)。本發(fā)明具有反應(yīng)路線簡單，操作條件溫和，提純步驟簡單，產(chǎn)率高，易于封裝，無滲漏、使用壽命長，產(chǎn)物可廣泛應(yīng)用于太陽能電池的制備等優(yōu)點。
文檔編號H01G9/022GK102867648SQ20121033964
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者宋春梅, 趙丹, 吳敏, 王永光, 閆欣, 張亮, 汪珍 申請人:華東師范大學(xué)