[發明專利]一種聚合物凝膠電解質及其制備方法

無效

• 申請號: 201110165027.2
• 申請日: 2011-06-20
• 公開（公告）號: CN102290246A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 宋春梅;王永光;趙丹;張亮;唐妙根;謝美然;梁晟斌;常飛;韓會景
• 申請（專利權）人: 華東師范大學;上海紫江噴鋁包裝材料有限公司
• 主分類號: H01G9/022
• 分類號: H01G9/022;H01G9/20;H01M14/00;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 上海麥其知識產權代理事務所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

技術領域

本發明屬于化學及其能源電池技術領域，具體地涉及一種聚合物凝膠電解質及其制備方法。

背景技術

染料敏化太陽能電池(DSSC)是一種高效、廉價、無污染的新型太陽能電池。1991年，Gr?tzel首次利用聯吡啶釕(Ⅱ)配合物染料和納米多孔TiO₂薄膜制備的染料敏化太陽能電池，獲得了7.1%的光電轉換效率。自此DSSC受到了廣大研究者的持續研究并取得長足的發展。美國專利US?6?479?745中液體電解質組分為0.5?mol/L?KI、0.05?mol/L?I₂，溶劑為碳酸丙烯酯，測得室溫的電導率為7.2?mS.cm^-1。但是，基于液體電解質和DSSC存在電池封裝困難、溶劑揮發、染料解吸附、腐蝕反電極及壽命短等缺點，而聚合物電解質具有封裝簡單、廉價、性能穩定等優點，引起了研究者濃厚的興趣。

DSSC聚合物電解質作為具有實用性價值的聚合物電解質應滿足以下條件：(1)?室溫離子電導率達10-3S.cm-1數量級；(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)?良好的電化學穩定性；(4)?良好的加工性能。

聚乙二醇PEG和聚丙烯酸酯是固體電解質的材料，本發明把兩者結合起來，制備聚丙烯酸酯/聚乙二醇PA/PEG聚合物/碘化物/I₂凝膠電解質，可以使該高分子電解質具有兩種聚合物的優點。

本發明克服了現有技術中電解質溶液和DSSC存在的電池封裝困難、溶劑揮發、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及其制備方法。本發明的聚合物凝膠電解質具有易于封裝、電化學穩定性良好等有益效果，本發明提出的聚合物凝膠電解質制備方法具有路線簡單，操作條件溫和，產物提純步驟簡單而產率高、熱穩定性好等優點。

發明內容

本發明提出了一種聚合物凝膠電解質，其具有如下化學式(I)的結構：

其中，M⁺代表Na⁺、K⁺或Li⁺。R₁代表CH₃或者H；R₂代表H或者CH₃、(CH₂)_m?CH₃，m代表1~3的整數；R₃代表CH₃或者H；R₄代表C₄H₉、CH₂CH₂OH或CH₂CH₂CH₂OH或C₇F₁₅。

本發明還提出了所述聚合物凝膠電解質的制備方法，通過聚丙烯酸酯/聚乙二醇PA/PEG聚合物與氧化還原對碘化物/I₂混合，反應得到所述聚合物凝膠電解質。

本發明聚合物凝膠電解質的制備方法依次包括以下步驟：

（1）將丙烯酸酯類單體溶于溶劑中，將引發劑溶于溶劑中；向聚乙二醇、交聯劑N,N-亞甲基雙丙烯酰胺BIS和溶劑的混合物通入氮氣并升溫，再加入所述丙烯酸酯類單體和引發劑，反應得到的PA/PEG聚合物中PA?結構如化學式(II)所示；

其中，x：y的個數比為（51~748）：10；R₁代表CH₃或者H；R₂代表H或者CH₃、(CH₂)_m?CH₃，m代表1~3的整數；R₃代表CH₃或者H；R₄代表C₄H₉、CH₂CH₂OH或CH₂CH₂CH₂OH或C₇F₁₅。