專利名稱：一種吡啶離子液體電解質及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于太陽能電池、鋰離子電池與電化學電容器等方面的復合電解質溶液技術領域，特別涉及一種吡啶離子液體電解質及其制備方法和應用。在環境問題與能源危機日益嚴重的今天，太陽能光伏技術是解決這些危機的有效、實用手段之一。其中，染料敏化太陽能電池(Dye Sensitized Solar Cells,DSCs)是一種新型的太陽能電池，以其高效廉價等優越性倍受各國科學家的青睞。通常，DSCs是由透明導電基板、半導體多孔納米晶薄膜、電解質溶液以及鉬對電極構成的“三明治”式結構。目前，已見報導的獲得高于8 %以上光電轉換效率的DSC都是基于含有無機或有機碘鹽/碘單質的有機溶劑電解質，雖然光電轉換效率較高，但存在易揮發、易泄露、封裝困難以及電池的長期穩定性差等問題，嚴重的影響了這種光伏技術的實際化應用。針對有機溶劑電解質易揮發的問題，研究者嘗試采用各種新型電解質來替代傳統的液態電解質溶液。其中，離子液體(又稱室溫熔鹽)電解質以其低揮發、高電導以及良好的化學穩定性等優點引起了研究者們廣泛的關注。但目前關于離子液體電解質的研究通常圍繞烷基取代的咪唑陽離子，尤其是1，3-二取代的咪唑離子液體。這在很大程度上限制了此類電解質DSC光電轉換性能的進一步提高。
發明內容
本發明的目的在于提供一類性能優越的吡啶基離子液體電解質及其制備方法和應用。具體地說，本發明提供的吡啶離子液體復合電解質，包括以下組分a組分，所述的a組分為含有烷基取代吡啶陽離子A+和陰離子為Γ的離子液體， 其中烷基取代吡啶陽離子A+的結構式如下
權利要求
1. 一種吡啶離子液體電解質，其特征在于該電解質包括以下組分 a組分，所述的a組分為含有烷基取代吡啶陽離子A+和陰離子為Γ的離子液體，其中烷基取代吡啶陽離子A+的結構式如下
2.根據權利要求1所述的電解質，其特征在于a組分中，所述的烷基取代吡啶陽離子為1-甲基吡啶陽離子、2-甲基吡啶陽離子、3-甲基吡啶陽離子、1-乙基吡啶陽離子、2-乙基吡啶陽離子、3-乙基吡啶陽離子、2-丙基吡啶陽離子、2-丁基吡啶陽離子、3-丁基吡啶陽離子、4-叔丁基吡啶陽離子、2-戊基吡啶陽離子、2，4，6_三甲基吡啶陽離子、2，3，5-三甲基吡啶陽離子、2，4_ 二甲基吡啶陽離子或2，6_ 二甲基吡啶陽離子中的任意一種或它們的組
3.根據權利要求1所述的電解質，其特征在于所述a組分與b組分的摩爾比為以 20) 1。
4.根據權利要求3所述的電解質，其特征在于a組分的用量為1.0 3. 0mol/Lo
5.根據權利要求1所述的電解質，其特征在于所述烷基取代的低粘度吡啶離子液體， 其陽離子結構式與a組分中陽離子結構式以及結構式中R代表的含義相同，即結構式如下
6.根據權利要求5所述的電解質，其特征在于所述烷基取代的低粘度吡啶離子液體， 其陽離子為1-甲基吡啶陽離子、2-甲基吡啶陽離子、3-甲基吡啶陽離子、1-乙基吡啶陽離子、2-乙基吡啶陽離子、3-乙基吡啶陽離子、2-丙基吡啶陽離子、2- 丁基吡啶陽離子、3- 丁基吡啶陽離子、4-叔丁基吡啶陽離子、2-戊基吡啶陽離子、2，4，6_三甲基吡啶陽離子、2，3， 5-三甲基吡啶陽離子、2，4_ 二甲基吡啶陽離子或2，6_ 二甲基吡啶陽離子中的任意一種或它們的組合。
7.根據權利要求1至6任意一個權利要求所述的電解質，其特征在于所述電解質中還包括d組分，所述d組分為有機添加劑，所述有機添加劑包括吡啶、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種或它們的組合。
8.根據權利要求7所述的電解質，其特征在于所述d組分的用量為0.05 lmol/L。
9.權利要求1至8任意一個權利要求所述的電解質的制備方法，其特征在于將a組分、b組分和d組分加入到c組分中，所述d組分的用量為0或者為0. 05 lmol/L，攪拌均勻，得到吡啶離子液體電解質。
10.權利要求1至9任意一個權利要求所述的電解質在染料敏化太陽能電池中的應用。
全文摘要
本發明公開了屬于太陽能電池、鋰離子電池與電化學電容器等方面的復合電解質溶液技術領域的一種吡啶離子液體電解質及其制備方法和應用。該復合電解質包括以下組分含有烷基取代吡啶陽離子A+和陰離子為I-的離子液體和碘單質，其中A+的結構式如下R表示碳原子數為1～12的烷基，復合電解質使用低粘度的烷基取代吡啶離子液體作為溶劑，旨在提高電解質的長期穩定性。還可包括有機添加劑。本發明提供的復合電解質可應用于在染料敏化太陽能電池中，該電解質溶液與電極接觸性能良好，所組裝的染料敏化太陽能電池具有較高的光電轉化效率，光電轉換效率可達5.58％，且經過室溫1000小時的暗場穩定性檢測，電池效率衰減不超過10％。
文檔編號H01G9/20GK102254688SQ20111009257
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月13日 優先權日2011年4月13日
發明者李建保, 林紅, 郝鋒 申請人:清華大學