一种电致变色器件及其制备方法与流程

本发明涉及到电致变色领域，尤其是一种电致变色器件及其制备方法。

背景技术：

1、电致变色器件通过外加小电压主动调控器件对可见光的透过率，可以实现透明状态和着色状态之间的主动转变，可用于调控室内或是车厢等封闭系统的光照强度，进而提高室内舒适度，减少照明及温度调节系统能耗。

2、电致变色器件通常包依次含以下组成部分：透明基底，透明基底表面上的第一透明导电层、电致变色层、离子导体层以及离子储存层和第二透明导电层。离子导体层又称为电解质层，具有存储和传输导电离子的作用。电致变色器件通常分为有机和无机电致变色器件，其中无机电致变色器件由于其稳定性和安全性最具应用前景。然而无机电致变色器件中常用的离子导体层材料室温离子电导率较低，透明着色转变速率较慢，限制了其在如显示，汽车等领域的应用。液态电解质具有较高的离子电导率，但是存在漏液及易燃等风险，不适宜直接用于电致变色器件。

3、影响电致变色转变速率的因素有很多，而电解质层的离子导电性能是其中的一个关键因素。针对此问题，本发明提供了一种新型电致变色器件结构，可以针对性解决电解质层离子电导率较低的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是提供的一种电致变色器件，解决电致变色器件变色转变速率较慢的问题，同时降低液态电解质漏液风险；此外本发明提供实施例说明该种电致变色器件结构的制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种电致变色器件，包括以下功能膜层：透明基底、在透明基底一侧表面上依次制备的第一透明导电层、电致变色电极层、复合电解质层、离子储存层和第二透明导电层；

4、其中复合电解质层为设置在电致变色电极层一侧表面上的膜层，其结构为多孔无机固体氧化物膜层和液态电解质复合的结构，其中多孔无机固体膜层为包括al2o3, ta2o5，nb2o5在内的多孔无机氧化物膜层，膜层厚度在100-500nm之间，其中多孔孔径尺寸在10-1000nm之间，液态电解质填充在多孔无机氧化物膜层的孔隙中。

5、所述电致变色器件结构，其中透明基底可以是玻璃以及pet、pmma、pc和cpi等有机柔性基底。

6、其中第一和第二透导电层可以是氧化铟、氧化锡、掺铟的氧化锡、氧化锌、掺铝的氧化锌、掺氟的氧化锡以及金属网格等可以实现透明和传导电子的导体材料，其中第一透明导电层和第二透明导电层可以采用化学气相沉积、物理气相沉积、湿化学法、溶胶凝胶法、旋涂法、中频磁控溅射法以及直流磁控溅射法等方法制备。

7、所述电致变色电极层可以是氧化钨、氧化钼以及相应含有不同过渡金属掺杂的氧化钨和氧化钼等阴极电致变色材料，电致变色电极层可以通过化学气相沉积、物理气相沉积、湿化学法、溶胶凝胶法、磁控溅射法以及反应磁控溅射等方法制备。

8、所述复合电解质层为设置在电致变色电极层一侧表面上的膜层，其结构为多孔无机固体膜层和液态电解质复合的结构，其中多孔无机膜层为包括al2o3、 ta2o5、nb2o5在内的多孔无机氧化物膜层，膜层厚度在100-500nm之间，其中多孔孔径尺寸在10-1000nm之间，液态电解质填充在多孔无机氧化物膜层的孔隙中。

9、复合电解质层中多孔无机氧化物膜层可以通过ps模板法，采用光刻、化学腐蚀以及金属薄膜的阳极氧化等方法制备。

10、所述液态电解质可以是锂盐溶液，比如六氟磷酸锂(lipf6)，四氟硼酸锂(libf4)，六氟砷酸锂(liasf6)，高氯酸锂(liclo4)，双三氟甲磺酰亚胺锂等，以及钠盐、铝盐、镁盐等可传输金属离子的盐的溶液，其中溶剂可以是非水的碳酸乙烯酯(ec)、丙烯碳酸酯(pc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲乙酯(emc)等以及它们的混合溶剂。

11、所述离子储存层可以是氧化镍，掺锂的氧化镍，掺钨的氧化镍以及掺锂和钨的氧化镍等阳极电致变色材料，其中离子储存电极层可以通过化学气相沉积、物理气相沉积、湿化学法、溶胶凝胶法、磁控溅射法以及反应磁控溅射等方法制备。

12、本发明中的电致变色器件，其制备方法如下，

13、（1）取清洁的透明基底作为第一基底，制备第一基底膜层，其中第一基底可以是玻璃或者pet等塑料基底，如果是玻璃最好是浮法玻璃，其厚度在0.1-10mm,具体包括以下过程：

14、(a)首先在第一底上制备一层氧化硅薄膜，薄膜厚度为10-100nm，其中氧化硅薄膜具有阻挡层保护的作用，具体的制备可以采用化学气相沉积，中频磁控溅射，射频磁控溅射以及中频反应磁控溅射等方法；

15、（b）在制备有氧化硅薄膜的第一基底上，有氧化硅一侧的表面制备第一透明导电层，膜层厚度为50-300nm，第一透明导电层可以是ito、azo、fto以及金属网格等可以实现透明且能够传导电子的导体材料，制备方法可以是化学气相沉积法，物理气相沉积法，湿化学法，溶胶凝胶法，旋涂法，中频磁控溅射法以及直流磁控溅射法等。

16、（c）在第一基底上第一透明导电层表面制备电致变色电极层，其中膜层厚度为50-500nm，其中电致变色电极层可以通过化学气相沉积、物理气相沉积、湿化学法、溶胶凝胶法、磁控溅射法以及反应磁控溅射等方法制备；

17、（d）在第一基底的电致变色电极层表面制备蜂窝状多孔结构的无机氧化物膜层，无机氧化物可以是氧化铝，氧化钽，氧化铌等金属氧化物膜层，氧化物膜层厚度在100-500nm之间，其中多孔孔径尺寸在10-1000nm之间，其中多孔无机氧化物膜层可以通过ps模板法，光刻，化学腐蚀以及金属薄膜的阳极氧化等方法制备；

18、（e）将电解液滴涂在第一基底上的多孔无机氧化物膜层之上，形成具有多孔氧化物和电解液复合结构的复合电解质膜层；

19、（2）取第二块清洁的透明基底作为第二基底，其中第二基底可以是玻璃或者pet等塑料基底，如果是玻璃最好是浮法玻璃，其厚度在0.1-10mm。第二基底与第一基底可以是相同的材料，也可以是不同的材料。第二基底与第一基底的厚度可以相同，也可以不同。在第二基底表面制备第二基底膜层。具体的包含以下过程：

20、（a）在第二基底表面制备第二透明导电层；第二透明导电层可以是ito、azo、fto以及金属网格等可以实现透明导电的材料，其中膜层厚度为50-300nm，制备方法可以是化学气相沉积法，物理气相沉积法，湿化学法，溶胶凝胶法，旋涂法，中频磁控溅射法以及直流磁控溅射法等。

21、（b）在第二基底的第二透明导电层膜层之上制备离子存储层，其膜层厚度为50-500nm，其中离子储存层的制备方法可以是化学气相沉积、物理气相沉积、湿化学法、溶胶凝胶法、磁控溅射法以及反应磁控溅射等；

22、（c）在第二基底上的离子储存层表面涂覆一层凝胶型离子导电解质层，该凝胶型离子导体电解质为该领域常用的凝胶型电解质，具有粘结两侧膜层的作用，其中凝胶型离子导体电解质层厚度在100-1000nm之间，可以通过旋涂，刮涂等方法制备；

23、（3）将第一基底膜层的复合电解质膜层一侧与第二基底膜层的凝胶型离子电解质层一侧紧密贴在一起，压合，并进行密封。

24、本发明的优点在于：通过引入电解液改善了固态离子导体层离子电导率不高的问题，同时通过将电解液固定封装在蜂窝状多孔结构中，降低了漏液风险。