[发明专利]电解质配制剂

说明书

本发明涉及包含至少一种式(I)化合物的电解质配制剂，所述化合物具有全氟烷基氰基氟硼酸根阴离子或全氟烷基三氰基硼酸根阴离子、((全)氟)苯基氰基氟硼酸根阴离子或((全)氟)苯基三氰基硼酸根阴离子，或被具有1-4个C原子的全氟烷基单取代或二取代的苯基氰基氟硼酸根阴离子，或被具有1-4个C原子的全氟烷基单取代或二取代的苯基三氰基硼酸根阴离子，和它们在电化学和/或光电子器件如光电池、电容器、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/或光电子器件的关键部件，且该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/或光电子器件，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板必须经得起日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。关于综述“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。

离子液体或液态盐通常为离子种类，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，仍旧要求经宽温度范围具有改进DSC效率的、基于离子液体的新和改进的电解质，所述温度范围包括低于室温且大大高于可发生液体冷冻和沉淀的温度的温度(即在0-20℃范围内)。

因此，本发明的目的是提供用于电化学和/或光电子器件，例如光电池、电容器、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，尤其优选用于染料敏化太阳能电池，且经宽温度范围，特别是另外在低温下具有相同或提高的功率转换效率的电解质配制剂。低温定义为0-20℃的温度范围。

令人惊讶的是，发现如下文所述包含式(I)化合物，例如全氟烷基氰基氟硼酸根阴离子或全氟烷基三氰基硼酸根阴离子的电解质配制剂满足该要求。

认为包含全氟烷基氰基氟硼酸根阴离子或全氟烷基三氰基硼酸根阴离子的配制剂因为氧化还原耦种类(例如I^-和I₃^-)在如上文所定义的低温下的电荷转移和能斯特扩散而降低电阻。

因此，本发明首先涉及一种包含至少一种式(I)化合物的电解质配制剂：

M^a+[B(R_f)(CN)_x(F)_y]_a^-  (I)

其中M^a+为无机或有机阳离子，

R_f表示具有1-4个C原子的直链或支化全氟烷基、C₆F₅、C₆H₅、部分氟化苯基或被具有1-4个C原子的全氟烷基单取代或二取代的苯基，

a为1、2、3或4，x为1、2或3，y为0、1或2，且x+y为3。

具有[B(R_f)_4-x-y(CN)_x(F)_y]_a阴离子的化合物描述于WO 2006/045405中，其中x表示1、2或3，y表示0或1，x+y≤4，特别是三(三氟甲基)氰基硼酸钾、三(三氟甲基)氰基硼酸胍和三苯甲基三(三氟甲基)氰基硼酸盐。然而，WO 2006/045405没有描述包含如上所述式(I)化合物的电解质配制剂、具体的式(I)化合物，并且它没有公开这些化合物作为电解质配制剂的组分在给定电化学和/或光电器件，尤其是DSC中的具体用途。

具有1-4个C原子的直链或支化全氟烷基例如为三氟甲基、五氟乙基、七氟丙基、七氟异丙基、九氟丁基、九氟仲丁基或九氟叔丁基。