[發(fā)明專利]一種基于塑性晶體的疏水固體電解質(zhì)及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310520874.5
• 申請(qǐng)日: 2013-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN103531364A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)鋒;張也;李世超;時(shí)成貞;張偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號(hào): H01G9/20
• 分類號(hào): H01G9/20;H01G9/028
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 項(xiàng)麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種固體電解質(zhì)及其應(yīng)用，尤其涉及一種基于塑性晶體的疏水固體電解質(zhì)及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

電解質(zhì)是太陽能電池尤其是染料敏化太陽能電池的核心部件，主要起傳輸氧化還原對(duì)的作用，其性能的優(yōu)劣直接影響太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。常見的染料敏化太陽能電池用電解質(zhì)有液態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)、固態(tài)等多種形式。其中液態(tài)電解質(zhì)含有機(jī)溶劑，存在易泄漏、易揮發(fā)、難封裝、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)；準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)中含有少量的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等溶劑，長(zhǎng)時(shí)間使用也存在滲漏問題，會(huì)造成電池穩(wěn)定性能的下降。因此，具有高效率和高穩(wěn)定性的固態(tài)電解質(zhì)對(duì)于染料敏化太陽能電池的商業(yè)化應(yīng)用意義重大。

隨著對(duì)固態(tài)電解質(zhì)研究的越來越深入，新的電解質(zhì)體系越來越多樣化，其中塑性晶體就是一種很好的電解質(zhì)組分。塑性晶體是由各向異性的分子組成的有機(jī)離子晶體，隨著溫度的升高，塑性晶體里的部分各向異性分子變成各向同性分子，但仍然保持固體狀態(tài)，在受到外力時(shí)，其分子雖然容易變形，卻不會(huì)斷裂。由于塑性晶體電導(dǎo)率高，電化學(xué)窗口寬，熔點(diǎn)可控，越來越受到大家的重視[D.R.MacFarlane,J.M.Pringle,Energy?Environ.Sci.2011,4,2234;Q.Li,X.Chen,J.Zhao,L.Qiu,Y.Zhang,B.Sun,F.Yan,J.Mater.Chem.2012,22,6674]。然而現(xiàn)有技術(shù)中基于塑性晶體的固體電解質(zhì)具有一定的吸水性，能夠吸收空氣中的水分，影響了太陽能電池的穩(wěn)定性，或者需要嚴(yán)格的密封封裝，增加了太陽能電池的成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于塑性晶體且不受空氣中水分影響的疏水固體電解質(zhì)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于塑性晶體的疏水固體電解質(zhì)，它由疏水塑性晶體、疏水氧化還原對(duì)和添加劑組成，所述的疏水塑性晶體為選自滿足下述化學(xué)通式的塑性晶體中的一種或多種的組合：

上述化學(xué)通式中，TFSI^-為雙三氟甲基磺酰亞胺陰離子，a和b獨(dú)立地為1～2的整數(shù)，n、d和e獨(dú)立地為1～4的整數(shù)，c和f獨(dú)立地為1～6的整數(shù)。

優(yōu)化地，所述的疏水塑性晶體、疏水氧化還原對(duì)和添加劑的重量百分比分別為：

疏水塑性晶體????50%～80%；

疏水氧化還原對(duì)??15%～45%；

添加劑??????????5%～10%。

優(yōu)化地，所述的疏水氧化還原對(duì)由化學(xué)通式為的組分組成，上述化學(xué)通式中g(shù)為1～6的整數(shù)，m為1～4的整數(shù)，h為14～20的整數(shù)。

進(jìn)一步地，所述化學(xué)通式為的組分質(zhì)量比為1:2～20。

優(yōu)化地，所述的添加劑為苯并咪唑。

本發(fā)明還提供一種基于塑性晶體的疏水固體電解質(zhì)在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明基于塑性晶體的疏水固體電解質(zhì)，由于由疏水塑性晶體、疏水氧化還原對(duì)和添加劑組成，因而對(duì)空氣中的水份不敏感，可以在100%濕度環(huán)境下使用，具有高穩(wěn)定性；應(yīng)用該疏水固體電解質(zhì)制備的染料敏化太陽能電池不需要密封封裝，

組裝程序少，成本低，穩(wěn)定性和光電轉(zhuǎn)化效率高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于塑性晶體的疏水固體電解質(zhì)組裝成電池后在密封、不封裝條件下電池性能對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

本發(fā)明基于塑性晶體的疏水固體電解質(zhì)，它由疏水塑性晶體、疏水氧化還原對(duì)和添加劑組成。其中疏水塑性晶體是本發(fā)明的核心部分，它是下述塑性晶體化學(xué)通式中的一種或多種組成的混合物：

上述化學(xué)通式中，TFSI-為雙三氟甲基磺酰亞胺陰離子，a和b獨(dú)立地為1～2的整數(shù)，n、d和e獨(dú)立地為1～4的整數(shù)，c和f獨(dú)立地為1～6的整數(shù)。

為了優(yōu)化該疏水固體電解質(zhì)的電導(dǎo)率，使得用此制備的染料敏化太陽能電池具有良好的電池性能，其中疏水塑性晶體為主要成分，占50～80wt%；疏水氧化還原對(duì)和添加劑分別為15～45wt%、5～10wt%（wt%為重量百分比）。