专利名称：一种吡啶离子液体电解质及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明属于太阳能电池、锂离子电池与电化学电容器等方面的复合电解质溶液技术领域，特别涉及一种吡啶离子液体电解质及其制备方法和应用。在环境问题与能源危机日益严重的今天，太阳能光伏技术是解决这些危机的有效、实用手段之一。其中，染料敏化太阳能电池(Dye Sensitized Solar Cells,DSCs)是一种新型的太阳能电池，以其高效廉价等优越性倍受各国科学家的青睐。通常，DSCs是由透明导电基板、半导体多孔纳米晶薄膜、电解质溶液以及钼对电极构成的“三明治”式结构。目前，已见报导的获得高于8 %以上光电转换效率的DSC都是基于含有无机或有机碘盐/碘单质的有机溶剂电解质，虽然光电转换效率较高，但存在易挥发、易泄露、封装困难以及电池的长期稳定性差等问题，严重的影响了这种光伏技术的实际化应用。针对有机溶剂电解质易挥发的问题，研究者尝试采用各种新型电解质来替代传统的液态电解质溶液。其中，离子液体(又称室温熔盐)电解质以其低挥发、高电导以及良好的化学稳定性等优点引起了研究者们广泛的关注。但目前关于离子液体电解质的研究通常围绕烷基取代的咪唑阳离子，尤其是1，3-二取代的咪唑离子液体。这在很大程度上限制了此类电解质DSC光电转换性能的进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一类性能优越的吡啶基离子液体电解质及其制备方法和应用。具体地说，本发明提供的吡啶离子液体复合电解质，包括以下组分a组分，所述的a组分为含有烷基取代吡啶阳离子A+和阴离子为Γ的离子液体， 其中烷基取代吡啶阳离子A+的结构式如下
权利要求
1. 一种吡啶离子液体电解质，其特征在于该电解质包括以下组分 a组分，所述的a组分为含有烷基取代吡啶阳离子A+和阴离子为Γ的离子液体，其中烷基取代吡啶阳离子A+的结构式如下
2.根据权利要求1所述的电解质，其特征在于a组分中，所述的烷基取代吡啶阳离子为1-甲基吡啶阳离子、2-甲基吡啶阳离子、3-甲基吡啶阳离子、1-乙基吡啶阳离子、2-乙基吡啶阳离子、3-乙基吡啶阳离子、2-丙基吡啶阳离子、2-丁基吡啶阳离子、3-丁基吡啶阳离子、4-叔丁基吡啶阳离子、2-戊基吡啶阳离子、2，4，6_三甲基吡啶阳离子、2，3，5-三甲基吡啶阳离子、2，4_ 二甲基吡啶阳离子或2，6_ 二甲基吡啶阳离子中的任意一种或它们的组
3.根据权利要求1所述的电解质，其特征在于所述a组分与b组分的摩尔比为以 20) 1。
4.根据权利要求3所述的电解质，其特征在于a组分的用量为1.0 3. 0mol/Lo
5.根据权利要求1所述的电解质，其特征在于所述烷基取代的低粘度吡啶离子液体， 其阳离子结构式与a组分中阳离子结构式以及结构式中R代表的含义相同，即结构式如下
6.根据权利要求5所述的电解质，其特征在于所述烷基取代的低粘度吡啶离子液体， 其阳离子为1-甲基吡啶阳离子、2-甲基吡啶阳离子、3-甲基吡啶阳离子、1-乙基吡啶阳离子、2-乙基吡啶阳离子、3-乙基吡啶阳离子、2-丙基吡啶阳离子、2- 丁基吡啶阳离子、3- 丁基吡啶阳离子、4-叔丁基吡啶阳离子、2-戊基吡啶阳离子、2，4，6_三甲基吡啶阳离子、2，3， 5-三甲基吡啶阳离子、2，4_ 二甲基吡啶阳离子或2，6_ 二甲基吡啶阳离子中的任意一种或它们的组合。
7.根据权利要求1至6任意一个权利要求所述的电解质，其特征在于所述电解质中还包括d组分，所述d组分为有机添加剂，所述有机添加剂包括吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、3-乙基吡啶、2-丙基吡啶、2-丁基吡啶、3-丁基吡啶、4-叔丁基吡啶、2-戊基吡啶、2， 4，6-三甲基吡啶、2，3，5-三甲基吡啶、2-4-二甲基吡啶、2，6-二甲基吡啶、咪唑、苯并咪唑， N-甲基苯并咪唑、硫氰酸胍中的任意一种或它们的组合。
8.根据权利要求7所述的电解质，其特征在于所述d组分的用量为0.05 lmol/L。
9.权利要求1至8任意一个权利要求所述的电解质的制备方法，其特征在于将a组分、b组分和d组分加入到c组分中，所述d组分的用量为0或者为0. 05 lmol/L，搅拌均勻，得到吡啶离子液体电解质。
10.权利要求1至9任意一个权利要求所述的电解质在染料敏化太阳能电池中的应用。
全文摘要
本发明公开了属于太阳能电池、锂离子电池与电化学电容器等方面的复合电解质溶液技术领域的一种吡啶离子液体电解质及其制备方法和应用。该复合电解质包括以下组分含有烷基取代吡啶阳离子A+和阴离子为I-的离子液体和碘单质，其中A+的结构式如下R表示碳原子数为1～12的烷基，复合电解质使用低粘度的烷基取代吡啶离子液体作为溶剂，旨在提高电解质的长期稳定性。还可包括有机添加剂。本发明提供的复合电解质可应用于在染料敏化太阳能电池中，该电解质溶液与电极接触性能良好，所组装的染料敏化太阳能电池具有较高的光电转化效率，光电转换效率可达5.58％，且经过室温1000小时的暗场稳定性检测，电池效率衰减不超过10％。
文档编号H01G9/20GK102254688SQ20111009257
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月13日 优先权日2011年4月13日
发明者李建保, 林红, 郝锋 申请人:清华大学