准固态聚合物凝胶电解质及其制备方法技术

技术编号:8683845 阅读:152 留言:0更新日期:2013-05-09 03:48
本发明专利技术提供一种准固态聚合物凝胶电解质及其制备方法。该凝胶电解质包括如下组分:聚合物大分子、能与聚合物大分子通过酸碱相互作用或季胺盐化反应形成三维空间网络骨架结构的交联剂、溶剂A或含有添加剂的溶剂A、单质碘和碘化合物。本发明专利技术的准固态聚合物凝胶电解质具有很好的导电率、溶剂保持能力和光电转换效率,其制备方法简便易操作,交联固化反应条件温和,且凝胶前后无明显的体积收缩。采用本发明专利技术的凝胶电解质,电池的形状设计不受限制,在染料敏化太阳能电池应用方面具有广阔的产业化前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种,属于光电转换和新能源

技术介绍
长期以来,含有碘/碘化物氧化还原对的液体电解质一直作为染料敏化纳米TiO2多孔薄膜太阳能电池(DSSCs)的空穴传输材料。由于具有扩散速率快、电池光电转换效率高和对纳米TiO2多孔薄膜浸润好等优点而广泛应用。虽然液体电解质太阳能电池光电转换率高,但它也产生了一系列问题:①液体电解质电池密封工艺复杂,用于封装的密封剂易与电解质反应,发生漏液;②液体电解质的有机溶剂一般常有毒性,易挥发,与吸附在TiO2多孔薄膜上的染料发生反应导致染料降解,影响电池稳定性,不利于电池实际应用,可能对环境造成影响;③液体电解质本身不稳定,易发生化学变化,导致太阳能电池失效;④载流子迁移率慢,在强光下光电流不稳定;⑤除了氧化还原循环反应外,液体电解质还存在不可逆反应;⑥太阳能电池的形状设计受限。这些都导致了太阳能电池的不稳定性、使用寿命缩短,使染料敏化太阳能电池的实用化受到限制。为了克服这些问题,研究者们提出了用固态电解质或准固态电解质来代替液体电解质作为染料敏化太阳能电池的空穴传输材料。虽然固态电解质克服了液体电解质的不足,但由于电导率低导致太本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种准固态聚合物凝胶电解质,其特征在于该凝胶电解质包括如下组分:①聚合物大分子;②能与聚合物大分子通过酸碱相互作用或季胺盐化反应形成三维空间网络骨架结构的交联剂;③溶剂A或含有添加剂的溶剂A;④单质碘和碘化合物;其中,所述聚合物大分子为由凝胶单体、溶剂化单体和改性单体经聚合而成的三元共聚物,所述交联剂为α,ω?二卤代烃或α,ω?二元羧酸,所述溶剂A为醇、腈、醚、酮、酯类化合物中的1种或2种的混合物,所述添加剂为吡啶类或咪唑类化合物中的1种。

【技术特征摘要】
1.一种准固态聚合物凝胶电解质,其特征在于该凝胶电解质包括如下组分: ①聚合物大分子; ②能与聚合物大分子通过酸碱相互作用或季胺盐化反应形成三维空间网络骨架结构的交联剂; ③溶剂A或含有添加剂的溶剂A; ④单质碘和碘化合物; 其中,所述聚合物大分子为由凝胶单体、溶剂化单体和改性单体经聚合而成的三元共聚物,所述交联剂为α,ω-二卤代烃或α,ω - 二元羧酸,所述溶剂A为醇、腈、醚、酮、酯类化合物中的I种或2种的混合物,所述添加剂为吡啶类或咪唑类化合物中的I种。2.根据权利要求1所述的准固态聚合物凝胶电解质,其特征在于:所述的凝胶单体占单体总质量的24 76%,溶剂化单体占单体总质量的23% 75%,改性单体占单体总质量的0.1% 1%。3.根据权利要求1或2所述的准固态聚合物凝胶电解质,其特征在于:所述的凝胶单体选自N-甲基-N-乙烯基乙酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、4-乙烯基吡啶、2-乙烯基吡啶、N-乙烯基咪唑、2-乙烯基咪唑、4-乙酰基-5-甲基-2-乙烯基咪唑、2-乙烯基吡嗪、2-甲基-3-乙烯基吡嗪、2-乙烯基-4,6- 二氨基-1,3,5-三嗪、N-乙烯基吡咯烷酮中的I种;所述的溶剂化单体选自丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、苯乙烯、丙烯腈、酸酯乙烯酯、丙酸乙烯酯、 己酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、癸酸乙烯酯中的I种;所述的改性单体选自1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、二缩乙二醇二甲基丙烯酸酯、三缩乙二醇二甲基丙烯酸酯、三缩丙二醇二甲基丙烯酸酯中的I种。4.根据权利要求1所述的准固态聚合物凝胶电解质,其特征在于:所述的三元共聚物是由凝胶单体、溶剂化单体和改性单体经自由基本体聚合方法或自由基溶液聚合方法聚合。5.根据权利要求4所述的准固态聚合物凝胶电解质,其特征在于:所述的自由基本体聚合方法和自由基溶液聚合方法均使用引发剂,所述引发剂的用量为单体总质量的0.3 1.5% ;所述的自由基溶液聚合方法还使用溶剂B,所述溶剂B的用量为单体总质量的50 200% ο6.根据权利要求5所述的准固态聚合物凝胶电解质,其特征在于:所述的引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化二苯甲酰、过氧化叔戊酸叔丁基...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘国军胡滨张桂霞刘素花胡志强刘俊龙
申请(专利权)人:大连工业大学
类型:发明
国别省市:

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