[发明专利]电解质配制剂

说明书

本发明涉及包含至少一种咪唑氟三氰基硼酸盐或吡咯烷氟三氰基硼酸盐的电解质配制剂，和它们在电化学和/或光电器件，例如光生伏打电池、发光器件、电致变色或光电致变色器件、电化学传感器和/或生物传感器中的用途，优选它们在染料或量子点敏化太阳能电池中的用途。

电解质配制剂形成电化学和/或光电器件的关键部件，且器件的性能极大地取决于这些电解质的各种组分的物理和化学性能。

术语电解质(electrolytes)在本文中以如下文所定义的电解质配制剂的意义使用且在本公开内容中等同于电解质配制剂使用。

仍妨碍许多电化学和/或光电器件，特别是染料或量子点敏化太阳能电池的技术应用的因素为有机溶剂基电解质的挥发性所导致的可靠性问题。非常难以保持电解质在例如DSC板中的严密密封，所述DSC板必须经得起每日昼夜循环的温差和伴随的电解质的热膨胀。缩写DSC意指染料敏化太阳能电池。该问题原则上可通过使用离子液体基电解质解决。对于综述“Ionic liq uid electrolytes for dye-sensitized solar cells(用于染料敏化太阳能电池的离子液体)”，参见：M.Gorlov和L.Kloo，Dalton Trans.，2008，第2655-2666页。

离子液体或液体盐通常为离子物类，其由有机阳离子和一般无机阴离子组成，通常具有373K以下的熔点。各种二元离子液体电解质目前已应用于染料敏化太阳能电池。WO 2007/093961和WO 2009/083901描述了含有显著量的具有四氰基硼酸根(TCB)阴离子的有机盐的DSC用离子液体基电解质中迄今最好的功率转换效率。

然而，仍需要尤其在低于室温和大大高于可发生液体冷冻和沉淀的温度(即在0-20℃范围内)下，具有改进DSC效率的、基于离子液体的新的改进电解质。

因此，本发明的目的是提供可在宽温度范围上，特别是另外在低温下用于具有提高的功率转换效率的电化学和/或光电器件，如光生伏打电池、发光器件、电致变色或光电致变色器件、电化学传感器和/或生物传感器，尤其是用于染料或量子点敏化太阳能电池，尤其优选染料敏化太阳能电池的电解质配制剂。低温定义为0-20℃的温度范围。

令人惊讶地发现，包含氟三氰基硼酸根阴离子的电解质配制剂满足这些需求。

认为包含氟三氰基硼酸根阴离子的配制剂降低了在如上文所定义的低温下氧化还原对物类(例如I^-和I₃^-)的能斯特耐扩散性和在对电极处的电荷转移阻力。

因此，本发明首先涉及包含至少一种式(I)化合物的电解质配制剂：

Kt⁺[BF(CN)₃]^-   (I)

其中Kt⁺为选自如下的有机阳离子：

或

其中取代基R¹’-R¹⁰’各自相互独立地表示：

H，条件是R¹’和R⁴’不同时为H且不同时为全氟化的，

具有1-20个C原子的直链或支化烷基，其任选可被氟化或全氟化，

具有2-20个C原子和一个或多个双键的直链或支化烯基，其任选可被氟化或全氟化，

具有2-20个C原子和1个或多个三键的直链或支化炔基，其任选可被氟化或全氟化，或

具有2-8个C原子的直链或支化烷氧基烷基。

具有咪唑阳离子的式(I)化合物由WO 2004/072089中已知。然而，WO 2004/072089没有描述包含如上所述式(I)化合物的电解质配制剂，且它没有公开这些化合物作为电解质配制剂的组分用于给定电化学和/或光电器件，尤其是DSC的特定用途。

类似的有机盐另外描述于JP2004-175666中，其意指具有式[(CN)_aX_4-aB]^-阴离子的盐，其中X为卤原子，且a为1-3的整数。三氟氰基硼酸根作为优选的阴离子公开于本文中。另外，该文件仅公开了含有1-乙基-3-甲基咪唑三氟氰基硼酸盐、四乙铵三氟氰基硼酸盐或三甲基-丙基铵三氟氰基硼酸盐的电解质配制剂。没有提示如上所述式(I)化合物会显示出如下文所示的这种突出性能。

因此，本发明为现有技术知识的选择发明。

电解质配制剂可包括或包含所述必需或任选组分，基本由所述必需或任选组分组成或由所述必需或任选组分组成。