[发明专利]一种聚合物凝胶电解质及其制备方法

权利要求书

1.一种聚合物凝胶电解质，其特征在于，所述聚合物凝胶电解质包括：1)作为骨架的聚合物，其由聚合物单体、交联剂和引发剂发生自由基聚合反应制成；和2)含有氧化还原电对、添加剂的液体电解质，其渗透吸附于所述聚合物骨架上，其中所述1)聚合物与2)液体电解质之间的质量比为1∶19-3∶7，优选为1∶9-3∶7。

2.根据权利要求1所述的聚合物凝胶电解质，其特征在于，所述聚合物单体为高分子超吸水材料的单体，选自丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)和甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)中的一种或几种；优选地，按聚合物凝胶重量计，所述聚合物单体的重量百分含量为5-30％，优选为10-30％。

3.根据权利要求1或2所述的聚合物凝胶电解质，其特征在于，所述交联剂为双烯类分子，选自N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、乙二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯和聚乙二醇双丙烯酸酯中的一种或几种；优选地，按聚合物单体重量计，所述交联剂的重量百分含量为1-5％。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的聚合物凝胶电解质，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化苯甲酰和偶氮二异丁腈中的一种或几种；优选地，按聚合物单体重量计，所述引发剂的重量百分含量为0.2-1％。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的聚合物凝胶电解质，其特征在于，所述溶剂为水或有机溶剂；优选地，所述有机溶剂选自N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、3-甲氧基丙腈(MPN)、乙醇(EtOH)和碳酸丙烯酯(PC)中的一种或几种；优选地，按聚合物凝胶重量计，所述溶剂的重量百分含量为70-95％，优选为70-90％。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的聚合物凝胶电解质，其特征在于，所述液体电解质中的氧化还原电对为S^2-/S_x^2-或Ce³⁺/Ce⁴⁺或I^-/I₃^-中的一种；优选地，所述氧化还原电对的摩尔浓度比为0.01-100；更优选地，还原态物质在液体电解质中的浓度为0.1-1.5M。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的聚合物凝胶电解质，其特征在于，所述液体电解质中的添加剂为胺类有机溶剂，选自吡啶、4-叔丁基吡啶(TBP)、3-丁基吡啶、2-戊基吡啶、2-丙基吡啶、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、3，5-二甲基吡啶、2-甲基吡啶、3-乙基吡啶、3-甲基吡啶、喹啉、异喹啉和苯胺中的一种或几种；优选地，所述添加剂在液体电解质中的浓度为0.1-1M。

8.制备权利要求1至7中任一项所述聚合物凝胶电解质的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将聚合物单体、交联剂、引发剂溶于水或有机溶剂，真空脱气后，得到透明的聚合物凝胶；优选地，所述反应温度为70-80℃，反应时间为1～5小时；。

(2)将步骤(1)得到的聚合物凝胶浸泡在含有氧化还原电对和添加剂的液体电解质中，使氧化还原电对和添加剂分子渗透进入凝胶内部；优选地，所述浸泡时间为12～24小时。

9.权利要求1至7中任一项所述聚合物凝胶电解质在制备敏化纳晶太阳电池、锂离子电池、燃料电池或超级电容器中的用途；优选地，所述敏化纳晶太阳电池包括染料敏化太阳电池和量子点敏化太阳电池。

10.一种敏化纳晶太阳电池、锂离子电池、燃料电池或超级电容器，其特征在于，其中包括权利要求1至7中任一项所述聚合物凝胶电解质；优选地，所述敏化纳晶太阳电池包括染料敏化太阳电池和量子点敏化太阳电池。