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电致变色器件

阅读：143发布：2020-05-12

IPRDB可以提供电致变色器件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明描述了一种电极，所述电极包括：透明基底，所述透明基底具有第一和第二表面；导电层，所述导电层设置在所述基底的所述第二表面上；以及电极层，所述电极层设置在所述导电层上，其中所述电极层包括掺杂质的氧化锡纳米颗粒和有机粘结剂，并且其中所述电极层是透明的。本发明还公开了制备此类电极的方法和包括此类电极的电致变色制品。，下面是电致变色器件专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种电极，所述电极包括：

透明基底，所述透明基底具有第一和第二表面；

导电层，所述导电层设置在所述基底的所述第二表面上；

电极层，所述电极层设置在所述导电层上，其中所述电极层包含掺杂质的氧化锡纳米粒子和有机粘结剂，其中所述电极层是透明的。

2.根据权利要求1所述的电极，其中所述基底是柔性的。

3.根据权利要求1所述的电极，其中所述氧化锡掺杂了磷。

4.根据权利要求1所述的电极，其中所述氧化锡纳米粒子的平均粒度不超过约30纳米。

5.根据权利要求1所述的电极，其中所述氧化锡纳米粒子的平均粒度不超过约20纳米。

6.根据权利要求1所述的电极，其中所述有机粘结剂为甲基纤维素、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸(PAA)、聚(甲基)丙烯酸酯、聚氧化乙烯(PEO)、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、或它们的组合。

7.根据权利要求1所述的电极，其中所述有机粘结剂占所述电极层总重量的约1％至约15％。

8.根据权利要求1所述的电极，其中所述有机粘结剂占所述电极层总重量的约4％至约8％。

9.根据权利要求1所述的电极，其中所述纳米粒子占所述电极层总重量的约85％至约

99％。

10.根据权利要求1所述的电极，其中所述纳米粒子占所述电极层总重量的约92％至约96％。

11.一种形成电极的方法，所述方法包括：将电极涂料组合物涂布在透明基底上，所述电极涂料组合物包含：掺杂质的氧化锡纳米粒子、有机粘结剂和至少一种溶剂；以及干燥所述涂布的电极涂料组合物，以从所述涂布的电极涂料组合物中移除所述至少一种溶剂的至少一部分。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述干燥是利用强制空气流动来进行的。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述干燥在低于约120℃的温度下进行。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述至少一种溶剂包括水、醇、醋酸酯、酮、或它们的组合。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述至少一种溶剂包括水和甲醇。

16.根据权利要求11所述的方法，其中所述至少一种溶剂占所述电极涂料组合物总重量的约50％至约90％。

17.根据权利要求11所述的方法，其中所述至少一种溶剂占所述电极涂料组合物总重量的约70％至约75％。

18.一种电致变色制品，所述制品包括：反电极，所述反电极包括：

透明基底，所述透明基底具有第一和第二表面；

导电层，所述导电层设置在所述基底的所述第二表面上；以及电极层，所述电极层设置在所述导电层上，其中所述电极层包含掺杂质的氧化锡纳米粒子和有机粘结剂，并且其中所述电极层是透明的；以及电解质层，所述电解质层设置在所述反电极上。

19.根据权利要求18所述的电致变色制品，其中所述氧化锡掺杂了磷。

20.根据权利要求18所述的电致变色制品，还包括设置在所述电解质层上的工作电极。

说明书全文

电致变色器件

[0001] 相关专利申请的交叉引用

[0002] 本专利申请要求2008年1月4日提交的美国临时专利申请No.61/018966的优先权，该专利的公开内容以引用方式全文并入本文。

技术领域

[0003] 本发明涉及电极、形成电极的方法以及包括此类电极的电致变色制品。

背景技术

[0004] 电致变色材料由于发生氧化或还原反应而经历可逆的颜色变化。采用这些材料的器件已经应用于构造例如反射镜、显示器和窗。纳米粒子膜可用于多种电化学应用，例子包括电致变色器件、电池和太阳能电池。考虑到器件的最终应用，通常希望电致变色器件是光学透明的。因此，也希望获得生产光学透明的电致变色器件和制品的方法。

发明内容

[0005] 本文公开了一种电极，该电极包括：具有第一和第二表面的透明基底；设置在基底第二表面上的导电层；以及设置在导电层上的电极层，其中电极层包含掺杂质的氧化锡纳米粒子和有机粘结剂，并且其中电极层是透明的。

[0006] 本文还公开了包括反电极的电致变色制品，其中反电极包括：具有第一和第二表面的透明基底；设置在基底第二表面上的导电层；设置在导电层上的电极层，其中电极层包含掺杂质的氧化锡纳米粒子和有机粘结剂，并且其中电极层是透明的；以及设置在反电极上的电解质层。

[0007] 本文还公开了形成电极的方法，该方法包括以下步骤：将电极涂料组合物涂布到透明基底上，其中电极涂料组合物包含：掺杂质的氧化锡纳米粒子、有机粘结剂和至少一种溶剂；以及干燥涂布的电极涂料组合物，以从涂布的电极涂料组合物中移除至少一种溶剂的至少一部分。

附图说明

[0008] 结合附图考虑本发明各个实施例的以下具体实施方式可以更全面地理解本发明，其中：

[0009] 这些附图未必按比例绘制。附图中使用的相同标号指示相同部件。然而，应当理解，使用标号指示给定附图中的部件并非意图限制在另一个附图中由相同标号进行标记的部件。

[0010] 图1示出了本文所公开的示例性电极；

[0011] 图2示出了本文所公开的示例性电致变色制品；

[0012] 图3示出了本文所公开的示例性电致变色制品；

[0013] 图4示出了实例2中制备的电致变色制品的反射光谱；以及

[0014] 图5示出了实例2中制备的电致变色制品的透射光谱。

具体实施方式

[0015] 除非另外指明，否则应当将说明书和权利要求中用来表述尺寸、数量和物理特性的所有数字理解为在所有实例中由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的指示，否则上述说明书和附加权利要求中提出的数值参数均为近似值，并且根据本领域内的技术人员利用本文所公开的教导内容获得的所需特性而有所不同。

[0016] 用端点来详述的数值范围包括该范围内包含的所有数字(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)及该范围内的任意范围。

[0017] 除非本文另外明确指出，否则本说明书和所附权利要求书中使用的单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代物。这样，例如，提及包含“一种纳米粒子”的组合物包括两种或更多种纳米粒子。本说明书和附加权利要求中使用的术语“或”的含义通常包括“和/或”，除非内容明显指示其他。

[0018] 本文公开了形成电极的方法，该方法包括将电极涂料组合物涂布在基底上，其中电极涂料组合物包含掺杂质的半导电粒子、有机粘结剂和至少一种溶剂；以及干燥涂料组合物，以从涂布的电极涂料组合物中移除至少一种溶剂的至少一部分。

[0019] 本文所公开和使用的电极涂料组合物通常包含掺杂质的半导电粒子、有机粘结剂和溶剂。掺杂质的半导电粒子为使用该电极涂料组合物形成的制品提供所需的电学和光学性质。电极涂料组合物可包含一种掺杂质的半导电粒子，或不止一种掺杂质的半导电粒子。电极涂料组合物可包含一种粒度(或平均粒度)的掺杂质的半导电粒子，或不止一种粒度(或平均粒度)的半导电粒子。

[0020] 在一个实施例中，掺杂质的半导电粒子可为掺杂质的金属氧化物粒子。可用于电极涂料组合物的掺杂质的金属氧化物粒子可包括掺杂质的金属氧化物纳米粒子。一般来讲，纳米粒子为直径小于约1000纳米(nm)的粒子。在另一个实施例中，金属氧化物粒子为具有一定直径的纳米粒子，该直径使得当电极层中包含金属氧化物粒子时该粒子光学透明。在一个实施例中，金属氧化物纳米粒子的平均直径不超过约100nm。在一个实施例中，金属氧化物纳米粒子的平均直径不超过约50nm。在一个实施例中，金属氧化物纳米粒子的平均直径不超过约30nm。如本文所用，“平均直径”是指粒子的平均标称直径。在一个实施例中，金属氧化物纳米粒子的平均直径不超过约20纳米。在另一个实施例中，金属氧化物纳米粒子的平均直径不超过约15纳米。

[0021] 可用于电极涂料组合物的掺杂质的金属氧化物粒子可包括掺杂第三主族或第五主族元素的金属氧化物粒子。在一个实施例中，掺杂质的金属氧化物粒子可掺杂例如硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)、氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)和铋(Bi)。在一个实施例中，掺杂质的金属氧化物粒子可掺杂例如锑(Sb)、铟(In)和磷(P)。在一个实施例中，掺杂质的金属氧化物粒子可掺杂例如磷(P)。

[0022] 可用于电极涂料组合物的掺杂质的金属氧化物粒子可包括任何具有或可被制成具有半导电性质的金属氧化物。在一个实施例中，金属氧化物为第四主族氧化物。可采用的示例性第四主族氧化物包括例如氧化硅(SiO2)、氧化锗(GeO2)和氧化锡(SnO2)。在一个实施例中，金属氧化物为氧化锡(SnO2)。

[0023] 可通过商购获得或可制备用于电极涂料组合物的掺杂质的金属氧化物粒子。本文讨论的可用于电极涂料组合物的示例性掺杂磷的氧化锡粒子可商购自Nissan Chemical America Corporation(Houston TX)。或者，可根据本领域技术人员已知的方法制备掺杂磷的氧化锡。一种制备掺杂磷的氧化锡的示例性方法可见于美国专利申请No.5,720,904。

[0024] 电极涂料组合物中的掺杂质半导电粒子的量通常处于一定水平，以提供所需的光学和电学性质，同时在这样形成的整个层上维持电子移动性。在一个实施例中，掺杂质的半导电粒子占电极涂料组合物总重量的约5％至约50％。在一个实施例中，掺杂质的半导电粒子占电极涂料组合物总重量的约15％至约30％。在一个实施例中，掺杂质的半导电粒子占电极涂料组合物总重量的约20％至约25％。在掺杂质的半导电粒子为掺杂磷的氧化锡粒子的实施例中，掺杂磷的氧化锡粒子可占电极涂料组合物总重量的约22％。

[0025] 本文所讨论和使用的电极涂料组合物还包含有机粘结剂。有机粘结剂通常为起粘度调节剂作用的材料，其具有成膜性质，可为由它们或它们的某种组合形成的膜添加机械强度。电极涂料组合物可以包含一种有机粘结剂或不止一种有机粘结剂。一般来讲，至少一种有机粘结剂在电极涂料组合物中具有至少最小的溶解度。一般来讲，至少一种有机粘结剂材料与其他组分相容，例如电极涂料组合物中的溶剂。另外，至少一种有机粘结剂通常与电极涂料组合物的其他组分相容，使得形成电极涂料组合物时，形成并维持均匀的溶液。一般来讲，还希望有机粘结剂在其可能接触的其他材料中不可溶。该情况的具体例子包括有机粘结剂材料不可溶于电解质，在电致变色制品中，反电极可能与该电解质接触。

[0026] 在一个实施例中，可使用的有机粘结剂材料包括高分子量聚合物。示例性材料包括但不限于，例如聚氧化乙烯(PEO)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸(PAA)和聚(甲基)丙烯酸酯。在一个实施例中，有机粘结剂为烷基纤维素醚。烷基纤维素醚的例子包括但不限于甲基纤维素或乙基纤维素，包括它们的衍生物，例如羟丙基甲基纤维素和羟基乙基纤维素。在一个实施例中，使用了甲基纤维素醚。合适的甲基纤维素醚可从Dow Chemical(Midland MI)商购获得。可使用的甲基纤维素醚具体例子包括可从DowChemical商购获得的METHOCEL E4M。

[0027] 电极涂料组合物中包含的有机粘结剂的量通常处于一定水平，以提供所需的机械稳定性，并且使得电极涂料组合物均匀涂布在表面上。在一个实施例中，有机粘结剂占电极涂料组合物总重量的约0.5％至约5％。在另一个实施例中，有机粘结剂占电极涂料组合物总重量的约1％至约3％。在另一个实施例中，有机粘结剂占电极涂料组合物总重量的约1％。

[0028] 本文所讨论和使用的电极涂料组合物还包含至少一种溶剂。该至少一种溶剂通常起到混合有机粘结剂和掺杂质半导电粒子(以及可选组分)的作用，以形成均匀的组合物。该至少一种溶剂还可起到使电极涂料组合物涂布到基底上的作用。因此，在一个实施例中，任何可实现这些功能的溶剂都可包含在电极涂料组合物中。本文所公开的电极涂料组合物通常可包含一种溶剂或不止一种溶剂。电极涂料组合物所需的粘度至少部分取决于将要使用的具体涂布方法(因此在某些情况下取决于该至少一种溶剂的种类和数量)。

[0029] 在一个实施例中，可调整溶剂系统和干燥方法，以允许“完全干燥的”掺杂质的氧化锡和粘结剂组分形成具有良好基底附着力和较高光学透射率的膜。溶剂的干燥速率至少部分取决于其蒸汽压(VP)。慢干极性溶剂的例子包括N-甲基吡咯烷酮(25℃时VP为0.5mmHg)和二甲基甲酰胺(20℃时VP为2.7mmHg)。快干极性溶剂的例子包括乙醇(20℃时VP为59.3mmHg)和甲醇(20℃时VP为128mmHg)。在一个实施例中，当粘结剂为亲水性烷基纤维素醚时，该至少一种溶剂为极性溶剂。在一个实施例中，该至少一种溶剂为具有高蒸汽压的溶剂，例如，在20℃时蒸汽压高于约50mmHg的溶剂。在一个实施例中，该至少一种溶剂为具有高蒸气压的极性溶剂。在一个实施例中，电极涂料组合物可包含水。在一个实施例中，该至少一种溶剂可包括醇、醋酸酯(例如27℃时VP为100mmHg的乙酸乙酯)、酮(例如
20℃时VP为71mmHg的2-丁酮)、或它们的组合。在一个实施例中，该至少一种溶剂包括水和醇。在另一个实施例中，电极涂料组合物包含水和甲醇作为溶剂。在一个实施例中，一种或多种溶剂的任何部分可为电极涂料组合物中其他组分中的一个的组分。在一个实施例中，掺杂质的半导电粒子可添加至溶液中的电极涂料组合物，其中溶液包含至少一种溶剂、一种溶剂的一部分、不止一种溶剂或不止一种溶剂的一部分。

[0030] 电极涂料组合物中包含的溶剂量通常处于一定水平，以提供可均匀地涂布在表面上、从处理的角度来看可相对简单地处理、以及可在适当的时间内干燥的组合物。在一个实施例中，溶剂占电极涂料组合物总重量的约50％至约90％。在一个实施例中，溶剂占电极涂料组合物总重量的约65％至约75％。在一个实施例中，溶剂占电极涂料组合物总重量的约70％至约75％。

[0031] 在电极涂料组合物包含水作为至少一部分溶剂的实施例中，水通常可占电极涂料组合物总重量的约0％至约90％。在电极涂料组合物包含水作为至少一部分溶剂的另一个实施例中，水通常可占电极涂料组合物总重量的约25％至约50％。在电极涂料组合物包含水作为至少一部分溶剂的另一个实施例中，水通常可占电极涂料组合物总重量的约30％至约40％。在电极涂料组合物包含水作为至少一部分溶剂的另一个实施例中，水通常可占电极涂料组合物总重量的约35％至约36％。

[0032] 电极涂料组合物还可包含可选组分。可添加可选组分以影响例如可能与组合物涂层有关的组合物性质。例如，可向电极涂料组合物中添加表面活性剂、去沫剂、均化剂、分散剂、紫外光吸收剂或受阻胺光稳定剂。尝试对电极涂料组合物的特定属性进行改性的本领域技术人员已知这些可选添加剂的种类和数量。

[0033] 可使用本领域技术人员通常已知的方法将上述电极涂料组合物涂布在基底上。一般来讲，使用可生成大致均匀的涂层的涂布方法。此类方法的例子包括但不限于刮涂、网版印刷、挤压涂布、凹版涂布、逆转凹版涂布、旋转涂布机、浸渍涂布机、辊式涂布机、滑动式涂布机、槽式涂布机、幕式涂布机、喷墨涂布和计量杆(迈耶棒)刮棒涂布。

[0034] 将本文所述的电极涂料组合物涂布到基底上。可使用的基底类型至少部分取决于正在加工的制品的最终应用和用途。在一个实施例中，基底可为透明的。基底可为刚性或柔性的。本文所公开的实施例具有采用低干燥温度的优点，因而可使用塑料基底。基底的例子包括但不限于玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚芳酯(PAR)和多环烯烃(PCO)。基底也可为另一个器件的部件或另一个器件或结构的表面。根据正在加工的器件的最终应用和用途，基底的厚度可变。在一个实施例中，可使用厚度为至少约2密耳(约50μm)的基底。在另一个实施例中，可使用厚度为至少约5密耳(约127μm)的基底。

[0035] 基底还可包括其上施加了电极涂料组合物的导电层。导电层可包括但不限于金属氧化物，例如铟锡氧化物(ITO)、氧化锡、掺杂氟的氧化锡(FTO)、氧化锌和掺杂锑的氧化锡(ATO)。在其他实施例中，可使用以下物质制备气相沉积的或化学镀层的透明金属膜：金(Au)或银(Ag)；包含导电纳米线的复合物；或者可用作导电层的薄型碳格栅或金属格栅。在一个实施例中，可将高导电性聚合物薄膜，例如高导电性聚(3，4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)膜，通过合适的方法涂布在基底上以用作导电层。

[0036] 已经阅读过本说明书的本领域技术人员还将理解，也可使用市售的金属氧化物涂布的基底作为该具体实施例中讨论的基底和导电层。在使用金属氧化物涂布的基底的实施例中，通常可通过薄膜电阻率来量化导电层的涂层厚度。通常用ohm/sq来衡量薄膜电阻率。一般来讲，可使用导电层的薄膜电阻率为约10ohm/sq至约300ohm/sq的基底。在一个实施例中，可使用导电层的薄膜电阻率为约20ohm/sq至约150ohm/sq的基底。此类导电性涂布的基底可从多个公司商购获得，包括但不限于Sheldahl(Northfield，MN)、Techni-met(Windsor，CT)和3M Company(St.Paul，MN)。

[0037] 一般来讲，在基底(无论是否包括导电层)上涂布足够湿厚度的电极涂料组合物，以形成干燥后具有所需厚度的涂层。在一个实施例中，可在基底上涂布厚度为约0.2密耳(5.08μm)至约4密耳(100.8μm)的电极涂料组合物。在一个实施例中，可在基底上涂布厚度为约0.4密耳(10.16μm)至约1.8密耳(45.7μm)的电极涂料组合物。在一个实施例中，可在基底上涂布厚度为约0.5密耳(12.7μm)至约1.5密耳(38.1μm)的电极涂料组合物。

[0038] 在一个实施例中，使用24号至46号范围内的迈耶棒涂布电极涂料组合物。这些棒将制备干燥厚度为约0.25密耳(6.3μm)至约0.54密耳(13.7μm)的涂层。在另一个实施例中，可使用75号迈耶棒涂布电极涂料组合物，从而得到干燥厚度为约0.72密耳(18.3μm)的涂层。

[0039] 将电极涂料组合物涂布在基底上，随后干燥涂布的电极涂料组合物层。干燥涂布的电极涂料组合物形成电极层。一般来讲，干燥的作用是从涂布的电极涂料组合物层中移除至少一部分溶剂。在一个实施例中，干燥的作用是从涂布的电极涂料组合物中移除几乎所有溶剂。

[0040] 通常可使用本领域技术人员已知的方法进行干燥。在一个实施例中，可在进行干燥时控制温度。在一个实施例中，可在高于平均室温(25℃)的温度下进行干燥。在一个实施例中，在等于或低于约300℃的温度下进行干燥。在一个实施例中，在等于或低于约150℃的温度下进行干燥。在一个实施例中，在等于或低于约120℃的温度下进行干燥。在一个实施例中，在等于或低于约110℃的温度下进行干燥。在一个实施例中，可在约110℃的温度下进行干燥。涂层的厚度可以影响干燥温度，例如较薄的涂层可以在低于较厚涂层的干燥温度的温度下干燥。本领域的技术人员知道如何通过控制干燥温度来影响涂布电极组合物的干燥。例如，可使用对流烘箱。

[0041] 也可控制涂布电极组合物周围的空气流进行干燥。在一个实施例中，利用与正常条件下相比增强的空气流来进行干燥。在一个实施例中，通过强制空气循环来进行干燥。在一个实施例中，可利用至少13立方英尺/分钟的进气速率(如约70°F的新鲜空气)，以及在350T的空气温度下以75立方英尺/分钟的速率排出该进气来进行干燥。本领域技术人员知道如何通过控制空气流来影响涂布电极组合物的干燥。例如，鼓风烘箱可加快干燥过程。

[0042] 进行干燥时可同时控制温度和空气流。在电极涂料组合物涂布在柔性基底上的实施例中，可采用强制空气循环在低于约120℃的温度下进行干燥。

[0043] 除了本文中讨论的步骤之外，制造电极或电致变色制品的方法还可包括在制品上制备层或结构可能需要的其他步骤。本领域技术人员知道可能需要的具体层或结构，也知道制备这些结构的示例性方法。

[0044] 图1示出了可使用本文所公开的方法制备的电极的例子。图1示出了包括示例性基底110的电极100，基底上设置有示例性导电层120和示例性电极层130。上文已讨论了基底110和导电层120。电极层130可通过干燥涂布的电极涂料组合物形成。电极层130通常是导电的、具有相对较低的雾度、具有相对较高的透明度，并且在可见光范围内具有相对较高的全透射率。

[0045] 电极层的(干)厚度通常为约0.1密耳(2.54μm)至约0.8密耳(20.32μm)。在一个实施例中，电极层的厚度通常为约0.12密耳(3μm)至约0.54密耳(13.7μm)。在一个实施例中，电极层的厚度通常为约0.25密耳(6.3μm)至约0.54密耳(13.7μm)。

[0046] 电极层通常包含掺杂质的半导电粒子、有机粘结剂、以及包括在电极涂料组合物中的任何可选的添加剂。干燥涂布的电极涂料组合物会移除电极涂料组合物中存在的相当大一部分溶剂。

[0047] 电极层中掺杂质半导电粒子的量可处于一定水平，以提供所需的电学性质，同时维持了整个层上的电子移动性。在一个实施例中，掺杂质的半导电粒子占电极层总重量的约85％至约99％。在一个实施例中，掺杂质的半导电粒子占电极层总重量的约92％至约96％。

[0048] 电极层中有机粘结剂的量可处于一定水平，以提供所需的机械稳定性。在一个实施例中，有机粘结剂占电极层总重量的约1％至约15％。在另一个实施例中，有机粘结剂占电极层总重量的约1％至约12％。在另一个实施例中，有机粘结剂占电极层总重量的约4％至约8％。

[0049] 根据本发明的由电极层结合基底和导电层而形成的电极，一般来讲导电性较好。2
在一个实施例中，电极通常具有接近至少10ohm/square的传导率。在一个实施例中，电极
3
通常具有接近10ohm/square的传导率。

[0050] 根据本发明的由电极层结合基底和导电层而形成的电极，一般来讲具有相对较低的雾度。在一个实施例中，电极的百分比雾度通常不超过约15％。在一个实施例中，电极的百分比雾度通常不超过约5％。在一个实施例中，电极的百分比雾度通常不超过约2％。

[0051] 根据本发明的由电极层结合基底和导电层而形成的电极，一般来讲具有相对较高的透明度。在一个实施例中，电极的百分比透明度通常为至少约90％。在一个实施例中，电极的百分比透明度通常为至少约95％。在一个实施例中，电极的百分比透明度通常为至少约99％。

[0052] 根据本发明的由电极层结合基底和导电层而形成的电极，一般来讲具有相对较高的全透射率。在一个实施例中，电极的百分比全透射率通常为至少约80％。在一个实施例中，电极的百分比全透射率通常为至少约85％。还可确定本文所公开的电极在特定波长的透射率。在一个实施例中，电致变色器件从透光状态到不透光状态，在550nm处的透射率变化可能最大。

[0053] 在较大电致变色制品中也可使用本文所公开的电极和电极层。图2示出了此类电致变色制品的例子。此类示例性制品包括反电极225和电解质层240。在此类实施例中，电解质层240设置在反电极225上。在此实施例中，反电极225可包括图1中示出并且在上文中描述的电极。

[0054] 电解质层的作用是有利于从地电位或电流源转移电荷。可用于形成电解质层的电解质的例子包括但不限于溶剂型液态电解质、聚合高分子电解质、聚合物电解质、固体电解质、凝胶电解质和紫外光固化电解质。可使用的具体电解质盐的例子包括但不限于聚(乙烯基咪唑卤化物)和碘化锂、聚(乙烯基吡啶鎓盐)、LiN(CF3SO2)2(可以名称Fluorad HQ115从3M，St.Paul MN商购获得)、LiCF3(SO3)(三氟甲烷磺酸锂，可从3M，St.PaulMN商购获得)、LiClO4、LiPF6和LiBF4。

[0055] 也可使用固化性电解质。固化性电解质的例子公开于提交于2006年12月4日的、名称为“CURABLE ELECTROLYTE”(固化性电解质)的美国专利申请11/566,509，该专利的公开内容以引用方式并入本文。

[0056] 电致变色制品的实施例还可包括设置在电解质层240上的可选防粘衬片245(示于图2中)。防粘衬片245可由任何可用的材料形成，例如聚合物或纸张，并且以可包括防粘涂层。用于防粘涂层的合适材料包括但不限于含氟聚合物、丙烯酸和硅树脂，这些材料有利于从电解质层240上释放防粘衬片245。如果反电极/电解质的生产和销售是与电致变色器件的其余部件分开的，则此类实施例是有帮助的。

[0057] 如图3所示出的另一个实施例包括反电极225、电解质层240和工作电极260，其中反电极包括第一基底210、第一导电层220和电极层230。反电极225和电解质层240如同在上文中已大致描述过的。

[0058] 可用本领域技术人员已知的任何方法制备工作电极260。形成工作电极260的示例性方法包括但不限于印刷、电极沉积、电泳沉积、溅射和蒸汽涂布。美国专利No.5,825,526和5,919,571提供了两种制备工作电极的具体方法实例，这两个专利的公开内容均以引用方式并入本文。在另一个实施例中，可按照提交于2006年12月4日的、名称为“Electrochromic Device”(电致变色器件)的美国专利申请No.11/566,548和名称为“Electrochromic Device Based on Layer byLayer Deposition”(基于逐层沉积的电致变色器件)的美国专利申请No.11/566,541中公开的方法形成工作电极260，这两个专利的公开内容均以引用方式并入本文。

[0059] 本领域技术人员将了解，本文所讨论的电致变色制品还可包括其他可选的层和部件。例如，电致变色制品还可包括电极隔板，例如垫片珠或其他类型的电极隔板。一般来讲，电极隔板由不导电材料制成。电极隔板可为有机的或无机的。在器件为部分玻璃(即形成在玻璃基底上)的实施例中，可使用垫片珠。在器件为柔性的实施例中，可使用多孔电极隔板。在一个实施例中，有机膜也可用作电极隔板。此类有机膜可使用多种方法制成，这些方法包括但不限于热致相分离(TIPS)、溶剂致相分离(SIPS)、聚合致相分离(PIPS)或通过蚀刻聚合物膜而使膜具有多孔。多孔膜的实施例可见于美国专利申请公开No.20080128287，该专利的公开内容以引用方式并入本文。

[0060] 本文所讨论和举例的电致变色制品可为光学透明的，但并非必须如此。光学透明的电致变色制品可有利地用于那些更需要光学透明的电致变色制品的应用中。此类应用的例子包括但不限于不同颜色的使用可能十分重要的应用，包括但不限于：服装，例如迷彩服；滤色应用，例如照明、摄影和玻璃；标牌或显示应用，例如拼接显示和像素化显示。此类应用的其他例子包括但不限于传输控制的开关可能十分重要的应用，包括：建筑应用，例如门、隐私墙、窗和天花板；运输应用，例如船上的窗；以及航空应用，例如隔板和窗户。

[0061] 实例

[0062] 实例1

[0063] 将3.6g 10重量％的Methocel EM4(Dow Chemical Company，Midland，MI)原液与12.6g水混合，得到均匀的溶液。向其中加入20g商购自Nissan Chemical America Corporation(Houston TX)的Celnax CX-S401M(甲醇中分散了40重量％的掺杂磷的氧化锡(SnO2)粒子)，然后密封广口瓶并在室温下机械振摇一至两天，从而得到透明的、粘稠的电极涂料溶液(含23％固体)。

[0064] 将该电极涂料溶液以各种厚度(参见下表1)涂布在电阻率为100ohm/sq的ITO/PET(Techni-met Windsor，CT)上，然后立即在鼓风烘箱中于110℃下干燥3至4分钟。以相同方式制备比较例1a，不同的是在不通风的烘箱中干燥涂层。以相同方式制备比较例1b，不同的是在室温下风干涂层。

[0065] 用880ETS表面电阻率仪或Prostat PRS-801电阻率系统测量涂层基底的传导性。用Gardner HazeGard Plus设备测量涂层基底的百分比雾度值。用Gardner HazeGard Plus设备测量涂层基底的百分比透明度值。用Gardner HazeGard Plus设备测量百分比全透射率，用Lambda 900光谱仪测量550nm处的百分比透射率。还使用十字划痕粘附力测试法评估电极层附着性，该方法使用装载有PA-2053刀片组件的Gardco PA2000测试仪。所用的粘附力测试法为ASTM#D 3359，并且使用了3M 610胶带，结果0对应较差的粘附力，5对应极好的粘附力。结果可参见如下表1。

[0066] 表1

[0067]

[0068] 实例2

[0069] 在手套箱中，将0.001M至0.100M的3，3-二乙基-3，4-二氢-2H-噻吩并[3，4-b][1，4]七环溶液(Sigma-Aldrich Co.，St.Louis，MO)和0.1M的LiClO4无水乙腈通过电化学沉积法沉积在电阻率为35ohm/squ的ITO/PET(3M Company，St.Paul，MN)上，从而制得工作电极。使用24号迈耶棒将掺杂磷的SnO2浆料手工涂布在电阻率为100ohm/square的ITO/PET基底上，从而制得反电极。

[0070] 按照如下方法制备固化性电解质。在手套箱中，向60cc不透明广口瓶中加入18.90g聚(乙二醇)甲醚丙烯酸酯(Sigma-Aldrich，St.Louis，MO)、35.68g 4∶3质量百分比的碳酸丙二酯/碳酸乙二酯混合物(Sigma-Aldrich，St.Louis，MO)和5.82g LiClO4，同时进行磁力搅拌。然后在24小时的时间内缓慢加入3.85g Aerosil 200热解法二氧化硅(商购自Degussa AG，Dusseldorf，Germany；使用前在150℃下真空干燥至少3小时)，同时进行连续搅拌。然后加入0.0514g 2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯(BASF Corporation，TPO-L)和0.141g巯基乙酸异辛酯(Sigma-Aldrich，St.Louis，MO，IOTG)，以生成固化性电解质组合物。在约5g的该电解质中加入2.0质量％的直径为50微米的玻璃珠。

[0071] 电解质夹在工作电极与反电极之间，并且边缘用紫外光固化性聚氨酯粘合剂2
Ultra Light-Weld 3-20741(Dymax Corporation，Torrington，CT)密封。在1.4mW/cm 的GE黑光照射下固化此结构10分钟。该单元易于并且可反复从着色态切换至漂白态。切换偏压为±1.2V。使用X-RIT SP62型便携式分光光度计获得的漂白态和着色态的反射率曲线(在白色背景中测量)如图4所示。在580nm处，对比率为25。还获得了透射光谱并且示于图5中。

[0072] 实例3

[0073] 使用预图案化的电阻率为100ohm/square的ITO/PET基底制备由21个单独处理区段组成的器件。通过对在包含0.001M至0.100M 3，3-二乙基-3，4-二氢-2H-噻吩并[3，4-b][1，4]七环和0.1M高氯酸锂的乙腈溶液中的不绣钢电极施加5V偏压10秒钟，在ITO/PET基底上电化学聚合聚二乙基丙基二氧噻吩，从而制得工作电极。使用24号迈耶棒将掺杂磷的SnO2浆料手工涂布在电阻率为100ohm/square的ITO/PET基底上，从而制得反电极。
将实例2中的固化性电解质层合在两个电极之间，然后用Dymax ultralight weld 3-20741粘合剂密封边缘。在GE黑光照射下固化此结构10分钟以得到电致变色单元。分段的单元易于并且可反复(1,000,000个循环)从着色态切换至漂白态。切换偏压为±1.0V，切换速度小于1秒。

[0074] 实例4

[0075] 使用电阻率为5ohms/square的玻璃基底制备尺寸为6×6英寸的器件。通过对在包含0.001M至0.100M 3，3-二乙基-3，4-二氢-2H-噻吩并[3，4-b][1，4]七环和0.1M高氯酸锂的乙腈溶液中的不锈钢电极施加1.6V偏压10秒钟，将聚二乙基丙基二氧噻吩电沉积在ITO/PET基底上。使用24号迈耶棒手工涂布掺杂磷的SnO2溶液，从而制得反电极。将实例2中包含50微米玻璃珠的固化性电解质层合在两个电极之间，然后用Dymaxultra light weld 3-20741粘合剂密封边缘。在GE黑光照射下固化此结构10分钟以得到电致变色单元。切换偏压为±1.5V，切换速度小于2秒。

[0076] 这样，就所公开了电致变色器件的实施例。本领域技术人员将理解，本发明可以除所公开实施例之外的实施例来实现。本发明所公开的实施例意在说明而不是限制，本发明仅由所附权利要求来限制。

标题	发布/更新时间	阅读量
电致变色器件-专利编号CN102934009B	2020-05-14	897
电致变色器件-专利编号CN103619851A	2020-05-11	514
电致变色器件-专利编号CN101960374A	2020-05-12	143
电致变色器件-专利编号CN108427231A	2020-05-11	616
电致变色器件-专利编号CN103339559A	2020-05-12	219
电致变色器件-专利编号CN1222819C	2020-05-13	188
电致变色器件-专利编号CN110622062A	2020-05-11	603
电致变色器件-专利编号CN1341232A	2020-05-13	885
电致变色器件-专利编号CN101960374B	2020-05-12	586
电致变色器件-专利编号CN1496492A	2020-05-13	611

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