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使用生物质衍生电解质和树枝状聚合物实现长寿命电化学发光电池

 AIpatent 2023-06-13 发布于上海

本文909字,阅读约需3分钟

摘   要:一种可与电解质很好地混合的新型树枝状聚合物型热激活延迟荧光(TADF)材料,用于电化学发光电池(LEC)中发黄光的活性层,实现了1300小时的亮度半衰期。

关键词:生物质、树枝状聚合物、电化学发光电池(LEC)、TADF材料、自发光器件

要点

·自发光器件用于以显示器为中心的广泛用途

·对于器件结构比有机EL更简单、制造工艺更简单的电化学发光电池,使用树枝状聚合物和纤维素衍生的电解质作为其发光层,可以延长电池寿命

·通过实现三基色发光和进一步延长寿命,有望成为环保型发光器件

电化学发光电池(LEC)※1因其结构和制造工艺的简单性,有望替代有机EL元件,用作廉价下一代照明和显示器件。然而,由于发光材料和电解质混合不良等原因,导致元件寿命较短等成为问题。

九州大学先导物质化学研究所、德国慕尼黑工业大学施特劳宾校区的一个

研究小组开发了一种可与电解质很好地混合的新型树枝状聚合物※2型热激活延迟荧光(TADF)材料※3。TADF材料作为有机EL器件中的第三种发光材料而备受瞩目,但由于与亲水性电解质不易混合的疏水性材料较多,因此应用于LEC的实例并不多。通过将开发的树枝状聚合物与纤维素(生物质)衍生的电解质相结合,将发黄光的活性层开发成LEC,实现了1300小时的亮度半衰期。树枝状聚合物有望成为一种新型发光材料,它有别于此前所使用的小分子、络合物和聚合物等材料。

未来,通过改变树枝状聚合物的结构,进一步延长寿命,实现黄色以外的发光颜色,有望发展为环保型照明和显示器件。

发黄光的树枝状聚合物和发光的LEC器件(通过结合新型热激活延迟荧光树枝状聚合物和生物质衍生电解质,实现了1300小时的亮度半衰期)

(※1)电化学发光电池

通过将电解质混合到发光层中来促进单层电荷注入的发光器件,而有机EL一般需要多层层叠结构。在发光层内形成p-掺杂层和n-掺杂层,在相遇的界面形成激发态而发光。英文为Light-Emitting Electrochemical Cell (LEC)。

(※2)Dendrimer(树枝状聚合物)

一般的聚合物采取将重复单元线状结合的一维状分子结构,而每个重复单元都支化的聚合物称为树枝状聚合物。它具有分子像树一样有规律地散布的结构。树枝状聚合物的大小用分支数(n)表示,称为第n代。世代越大,分子尺寸也越大。

(※3)热激活延迟荧光(TADF)材料

单重激发态和三重激发态之间的能量差极小,三重激发态可以在室温下通过热能转换为单重激发态的材料。在用于电发光器件时,由于它不含稀有金属并且效率很高,因此作为第三代发光材料引起了人们的关注。英文为Thermally Activated Delayed Fluorescence。


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