聚合物电解质和包括聚合物电解质的电致变色装置制造方法及图纸

本公开内容一般地涉及用于电致变色装置中的固体聚合物电解质。该固体聚合物电解质可以包含一种或多于一种极性结晶聚合物的骨架、一种或多于一种极性非晶聚合物和一种或多于一种电解质盐。该固体聚合物电解质可以使用物理微相分离法形成。

Polymer electrolytes and electrochromic devices including polymer electrolytes

The disclosure generally relates to solid polymer electrolytes used in electrochromic devices. The solid polymer electrolyte may comprise a skeleton of one or more polar crystalline polymers, one or more polar amorphous polymers, and one or more electrolyte salts. The solid polymer electrolyte can be formed by physical micro phase separation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚合物电解质和包括聚合物电解质的电致变色装置相关申请的交叉引用本申请基于2016年10月11日提交的标题为“聚合物电解质和包括聚合物电解质的电致变色装置”的第62/406778号美国临时申请，并要求其优先权。上述申请的全部内容通过引用并入本文。
本公开内容一般地涉及例如用于电致变色装置的固体聚合物电解质。
技术介绍
电致变色一般是指施加电势时材料的光学性质的可逆变化。具体而言，电致变色材料由于施加电场所引起的电化学还原-氧化(氧化还原)反应而呈现出可逆的颜色变化。电致变色材料可以包括有机和无机材料。电致变色材料通常用于电致变色装置中。典型的电致变色装置包括四层组合件：(i)第一透明导电膜，(ii)沉积在第一导电膜上的电致变色材料(有机或无机的)，(iii)与第一导电膜间隔开的第二透明导电膜，和(iv)设置在电致变色材料与第二导电膜之间的离子导电介质(电解质)。已经发现，仅包含一种电致变色膜可以导致电致变色装置的寿命缩短。因此，可以将第二电致变色材料膜沉积在上述离子导电介质与第二导电膜之间，以促进在装置中完成上述氧化还原过程并减少或消除电解质中的降解反应。该五层组合件可以用于获得两种混合的着色状态，或者可以使用具有互补光学特性的两种材料以增强先前确定的状态之间的对比度。目前，用合适的材料形成电解质层仍然是巨大的挑战。电致变色装置的发展受到高度稳定和透明的电解质发展的极大限制。先前的电致变色装置可以使用液体/凝胶电解质或无机固体离子导体。液体/凝胶电解质(其中大部分是基于有机溶剂(例如碳酸酯、乙腈等)的电解质)具有液体电解质泄漏、有机溶剂蒸发和消耗以及潜在的安全问题。无机固体电解质(例如LiPON等)需要高真空压力来蒸发/溅射，因此常具有高成本。此外，无机固体电解质具有差的机械柔韧性。存在与已知的电致变色装置和/或其部件相关的若干问题。美国专利第6667825号(’825专利)公开了一种电致变色装置，其使用两种共轭聚合物涂覆的ITO涂覆玻璃电极和离子液体如[BMIM][BF4]作为电解质。’825专利的[BMIM][BF4]液体电解质不包含路易斯酸，从而使电致变色装置的稳定性和寿命得到改善。此外，’825专利的电致变色装置可以至少部分地避免由淬火后的残留图像和电解质分解而引起的问题，该问题典型地出现于使用含有路易斯酸的基于有机溶剂的液体电解质和离子液体电解质的装置中。然而，’825专利的电致变色装置仍然存在与液体电解质泄漏以及无法形成薄膜和膜形状产品相关的问题。为了弥补液体电解质的这些缺点，最近出现了固体聚合物电解质。S.A.Agnihotry公开了一种在室温下具有10-3S/cm的高离子电导率的聚合物电解质，该聚合物电解质通过向含有1MLiCIO4的由碳酸丙烯酯形成的电解质中添加少量PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)聚合物和煅制二氧化硅而形成(参见ElectrochimicaActa,2004,49:2343–2349)。然而，由于上述聚合物电解质仍使用有机溶剂作为电解质，因此该装置仍然具有若干缺点，例如淬火率低、淬火后的残留图像、基于有机溶剂的电解质的分解和耗尽等。此外，由于上述聚合物的溶胀状态，上述聚合物的界面和相位相对不稳定。随着时间的推移，上述聚合物的界面可能容易改变，从而导致电致变色装置失效。因此，本领域需要一种适用于电致变色装置的改进的固体聚合物电解质。
技术实现思路
本公开内容的一个方面涉及固体聚合物电解质。在一些实施方案中，固体聚合物电解质可以包含一种或多于一种极性结晶聚合物的骨架、一种或多于一种极性非晶聚合物和一种或多于一种电解质盐。本公开内容的另一方面涉及电致变色装置。在一些实施方案中，电致变色装置包括第一电极、第二电极、沉积在至少第一电极上的电致变色材料和设置在电致变色材料与第二电极之间的固体聚合物电解质。固体聚合物电解质可以包含一种或多于一种极性结晶聚合物的骨架、一种或多于一种极性非晶聚合物和一种或多于一种电解质盐。本公开内容的另一方面涉及制备固体聚合物电解质的方法。在一些实施方案中，该方法包括通过多种材料的微相分离形成固体聚合物电解质。该多种材料可以包括一种或多于一种极性结晶聚合物、一种或多于一种极性非晶聚合物和一种或多于一种电解质盐。通过使用溶液工艺或挤出使一种或多于一种极性结晶聚合物、一种或多于一种极性非晶聚合物和一种或多于一种电解质盐一起混合到透明膜中。根据以下的详细说明，所描述的实施方案的其他目的、特征和优点对本领域技术人员将是显而易见的。然而，应当理解，虽然指出了本专利技术的优选实施方案，但是详细的描述和具体实施例作为说明给出，而非作为限制。在不脱离本专利技术的精神的情况下，可以在本专利技术的范围内作出许多改变和修改，并且本专利技术包括所有这些修改。附图说明通过参照附图可以更容易地理解本专利技术的优选和非限制性实施方案，其中：图1是根据一个示例性实施方案的其中包括固体聚合物电解质的电致变色装置的简化示意图的剖视图。图2是示出与本公开内容中示例性实施方案一致的具有固体聚合物电解质的示例性电池的电阻特性图示。图3是示出与本公开内容中示例性实施方案一致的具有固体聚合物电解质的示例性电化学装置的电阻特性图示。图4是示出与本公开内容中示例性实施方案一致的具有固体聚合物电解质的示例性电化学装置的循环伏安图测量结果图示。优选实施方案的详细描述现在将参照附图描述本专利技术具体的非限制性实施方案。应当理解，本文公开的任何实施方案的特定特征和方面可以与本文公开的任何其他实施方案的特定特征和方面一起使用和/或组合。还应当理解，这样的实施方案是示例性的，并且仅是本专利技术范围内的少数实施方案的说明。对于本专利技术所属领域的技术人员显而易见的各种变化和修改被认为在所附权利要求中进一步限定的本专利技术的精神、范围和设想之内。除非上下文另有要求，否则在本说明书和权利要求全文中，词语“包括”被解释为开放式、包含的意义，即“包括但不限于”。数值范围也包含定义范围的数。此外，没有数量词修饰的要素包括多个要素的情况，除非上下文另有明确规定。本说明书全文中提及的“一个实施方案”或“实施方案”是指结合该实施方案所描述的特定特征、结构或特性包含在本专利技术的至少一个实施方案中。因此，本说明书全文各处出现的短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”不一定都指相同的实施方案，但在一些情况下可以指相同的实施方案。此外，特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式在一个或多于一个实施方案中组合。“任选的”或“任选地”是指随后描述的事件或情况可以发生或可以不发生，并且说明书包括了所述事件或情况发生的情况以及其没有发生的情况。例如，“任选的第二层”是指可以包括或可以不包括第二层。本文公开的实施方案旨在使用常规液体或聚合物电解质解决与现有电致变色装置相关的问题。例如，本文公开的实施方案涉及用于电致变色装置的新型透明固体聚合物电解质，其中固体聚合物电解质包含两种或多于两种化学相容的聚合物组分。一种或多于一种组分是结晶的，并且一种或多于一种组分是非晶的。至少一种组分是离子导电的。在一些实施方案中，可以使用物理微相分离法形成本公开的固体聚合物电解质。微相分离法是获得同时具有较优良的离子电导率和较高稳定性的聚合物电解质的有效方法。例如，先前的聚合物电解质的相分离设计主要基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固体聚合物电解质，其包含：一种或多于一种极性结晶聚合物的骨架；一种或多于一种极性非晶聚合物；和一种或多于一种电解质盐。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.11 US 62/406,7781.一种固体聚合物电解质，其包含：一种或多于一种极性结晶聚合物的骨架；一种或多于一种极性非晶聚合物；和一种或多于一种电解质盐。2.根据权利要求1所述的固体聚合物电解质，其中所述一种或多于一种极性结晶聚合物或者一种或多于一种极性非晶聚合物中的一种或多于一种是离子导电的。3.根据权利要求2所述的固体聚合物电解质，其中所述一种或多于一种极性结晶聚合物具有约10000道尔顿或更大的平均分子量。4.根据权利要求2所述的固体聚合物电解质，其中所述一种或多于一种极性结晶聚合物包含C、N、F、O、H和P中的一种或多于一种。5.根据权利要求2所述的固体聚合物电解质，其中所述一种或多于一种极性结晶聚合物选自：尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯酰胺、聚酰亚胺、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚(偏氟乙烯-co-六氟丙烯)(PVDF-HFP)、高分子量聚环氧乙烷、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚醚砜及其组合。6.根据权利要求2所述的固体聚合物电解质，其中所述一种或多于一种极性非晶聚合物包含C、N、O、F、H、P和Si中的一种或多于一种。7.根据权利要求2所述的固体聚合物电解质，其中所述一种或多于一种极性非晶聚合物具有-20℃或更低的玻璃化转变温度(Tg)。8.根据权利要求2所述的固体聚合物电解质，其中所述一种或多于一种极性非晶聚合物选自：聚氨酯、聚硅氧烷、聚环氧乙烷、支化聚合物及其组合。9.根据权利要求1所述的固体聚合物电解质，其中所述一种或多于一种电解质盐包括一种或多于一种有机盐。10.根据权利要求1所述的固体聚合物电解质，其中所述一种或多于一种电解质盐包括一种或多于一种金属盐。11.根据权利要求1所述的固体聚合物电解质，其中所述一种或多于一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朝，周焱，
申请(专利权)人：菲尔齐费尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US