凝胶聚合物电解质制备、改性及其在dssc中应用的论文

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1、摘要删IIIIlllII11JllIIIIFIllY191772凝胶聚合物电解质(GPE)兼具液体电解质与聚合物电解质的优点已在双电层电容器、锂离子电池、染料敏化太阳能电池(DSSC)中得到了广泛的研究和应用。其中含离子液体的GPE具有较好的热稳定性和机械性能，是近期研究的热点。但目前研究的离子液体种类较少，与纯离子液体相比，该类GPE电导率下降较多，大多只能达到10。4S／cm数量级，达不到电解质应用的要求(10一S／cm)，并且随着离子液体含量的增加聚合物电解质膜的机械强度降低。因此在研究将新型离子液体引入GPE的同时要对电解质进行改性以提高凝胶聚合物电解质的电导率并改善其机械性能。D

2、SSC与传统的硅太阳电池相比具有价格低廉、制作工艺简单、性能稳定等优点，因而成为光电转化领域新的研究热点。但目前含GPE的DSSC光电转换效率较低，还需研究新型凝胶聚合物电解质以提高光电转换效率。本文采用“两步法”制备出离子液体1．烯丙基．3．甲基咪唑四氟硼酸盐([斜迥M]BF4)，首次在[AMIM]BF4中引入聚合物制备出新型含离子缳液体的椿甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基、聚甲基丙烯酸．2．羟基乙酯(P脏MA)基凝胶聚合物电解质，用红外(FT瓜)、交流阻抗(AC)、热重(TG)等测试技术对其结构、电导率、热稳定性等进行表征和研究。结果表明，PHEMA基凝胶电解质的电导率高于PMMA基凝胶电

3、解质，当[AMIM]BF4与聚合物质量比为7：3时，PHEMA基凝胶电解质的室温离子电导率达到4．36x10。3S．cm"1，PMMA基凝胶电解质的室温离子电导率则为3．4x10。4S·cm"1，凝胶电解质的离子电导率随温度变化关系均符合Arrhenius方程；凝胶电解质的最大热分解温度大于300℃，热稳定T性明显优于含有机溶剂的传统非水电解质体系。采用非质子溶剂碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)和纳米Si02对电导率较低的PMMA基凝胶聚合物电解质PMMA．[AMIMIBF4进行改性，合成三个系列改性的凝胶聚合物电解质PMMA．PC／DMC．【AMIM]BF4，PMMA—Si02-

4、[AMIM]BF4，PMMA-PC／DMC—Si02一[AMIM]BF4。通过FTIR、AC、TG、SEM等测试方法考察了改性后电解质的结构、电导率、热稳定性、微观形貌等。结果表明，非质子溶剂PC、DMC和纳米Si02的加入使凝胶电解质的室温离子电导率增加，20℃时，当[AMIM]BF4与PMMA质量比为7：3时，PMMA．PC／DMC．Si02．[AMIMIBF4的室温离子电导率达到6．18x10_3S·cm一，所有凝胶电解质的离子电导率随温度变化关系均符合Arrhenius方程，最大热分解温度大于300℃，显示出良好的热稳定性。在采用非质子溶剂PC、DMC改性后的凝胶电解质PMMA．P

5、C／DMC．[AMIMIBF4中iJl])k12、KI等氧化还原电对制备出DSSC用GPE，并初步应用于DSSC。通过交流阻抗、热重、线性扫描等测试方法考察了GPE的电导率、热稳定性及电池性能等。结果表明，该凝胶聚合物电解质在100℃以下的失重率小于3．5％，具有较好的热稳定性，能够满足DSSC的使用要求；在25℃下，当PMMA含量为10％时，该电解质的电导率303．14x10～S·cm～；离子电导率随温度变化关系均符合Arrhenius方程；用该含PMMA质量分数为10％的凝胶电解质组装的染料敏化太阳能电池，在100mW／em2的模拟太阳光照射下电池光电转换效率为1．75％。关键词：凝胶

6、聚合物电解质，离子电导率，非质子溶剂，纳米Si02，染料敏化太阳能电池lIABSTRACTDuetothegelpolymerelectrolyte(GPE)combinesadvantagesofpolymerelectrolyteandliquidelectrolyte，GPEhasbeenalwayswidelyusedinresearchandapplicationinelectricdouble—layercapacitors，lithium—ionbatteriesanddye—sensitizedsolarcells(DSSC)．GPEcontainingionicliqui

7、dswhichbecometherecentresearchfocusofferanimprovedthermalstabilityandmechanicalproperties．ButtherearefewertypesofionicliquidsappliedtotheGPEandtheionicconductivityofsuchGPEdecreasedwhenitiscomparedwiththepureioni