一种多彩色金属氧化物电致变色电池、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种多彩色金属氧化物电致变色电池、其制备方法及应用。所述多彩色金属氧化物电致变色电池包括工作电极、电解质和对电极，所述工作电极为多彩色金属氧化物电致变色电极，其包括彼此相对且平行设置的第一光学结构层和第二光学结构层，两者之间设置有介质层，所述介质层由金属氧化物组成，所述介质层与第一光学结构层、第二光学结构层的结合界面分别为介质层的第一表面、第二表面，所述第一表面、第二表面与介质层配合形成光学腔。本发明专利技术的多彩色金属氧化物电致变色电池在不同的电池电量下显示出不同颜色，且本发明专利技术的多彩色金属氧化物电致变色电极属于一种结构色，其颜色稳定，特别是受温度、光照、辐射影响小，不会老化失色。

【技术实现步骤摘要】
一种多彩色金属氧化物电致变色电池、其制备方法及应用
本专利技术涉及一种多彩色电致变色电池的制备方法，具体涉及一种多彩色氧化锰电致变色电池、其制备方法，以及其应用，属于光学技术和光电应用领域。
技术介绍
随着现代科学技术的发展与进步，人们对美好生活的要求也日益增加，不但需要物质生活极大丰富，而且精神生活也需要得到满足。锌氧化锰水系电池由于其低毒、环境友好、价格低廉、电池容量高等优点，近年来得到极大的发展，是21世纪具有巨大潜力的电池之一。电致变色器件是通过电致变色材料在不同电压下进行变色，其原理是通过外部施加不同电压，离子相应的插入/脱出电致变色材料，使得其光学参数(折射率和吸光系数)发生变化，光的反射、折射、干涉、衍射发生变化，最终在视觉上得到颜色的变化。但是，现有的碱性氧化锰电池在循环过程中会产生电化学不可逆物质，导致容量下降，循环性能相比于其他电池不好，此外，库伦效率也较低。因此，如何对氧化锰等金属氧化物电池的结构进行优化，寻求一种制备具有多彩颜色变化的高容量电池的新技术，已然成为业界研究人员长期以来一直努力的方向。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多彩色金属氧化物电致变色电池，包括工作电极、电解质和对电极，所述电解质分布于工作电极和对电极之间，其特征在于：所述工作电极为多彩色金属氧化物电致变色电极，所述多彩色金属氧化物电致变色电极包括彼此相对且平行设置的第一光学结构层和第二光学结构层，所述第一光学结构层、第二光学结构层是光学反射性和/或光学透射性的，所述第一光学结构层和第二光学结构层之间设置有介质层，所述介质层由金属氧化物组成，所述介质层与第一光学结构层、第二光学结构层的结合界面分别为所述介质层的第一表面、第二表面，所述第一表面、第二表面与介质层配合形成一光学腔；在入射光从第一光学结构层或第二光学结构层入射所述光学腔时，于所述第...

【技术特征摘要】
1.一种多彩色金属氧化物电致变色电池，包括工作电极、电解质和对电极，所述电解质分布于工作电极和对电极之间，其特征在于：所述工作电极为多彩色金属氧化物电致变色电极，所述多彩色金属氧化物电致变色电极包括彼此相对且平行设置的第一光学结构层和第二光学结构层，所述第一光学结构层、第二光学结构层是光学反射性和/或光学透射性的，所述第一光学结构层和第二光学结构层之间设置有介质层，所述介质层由金属氧化物组成，所述介质层与第一光学结构层、第二光学结构层的结合界面分别为所述介质层的第一表面、第二表面，所述第一表面、第二表面与介质层配合形成一光学腔；在入射光从第一光学结构层或第二光学结构层入射所述光学腔时，于所述第一表面形成的反射光和于所述第二表面形成的反射光的相移d为所述介质层的厚度，为所述介质层的折射率，λ为所述入射光的波长，为所述入射光在透过所述第一表面或第二表面时的折射角。


2.根据权利要求1所述的多彩色金属氧化物电致变色电池，其特征在于：若定义所述第一光学结构层的折射率为则所述第一表面的反射系数其中为入射光于第一表面的入射角；
和/或，若定义所述第二光学结构层的折射率为则所述第二表面的反射系数其中为入射光在透过第二表面时的折射角。


3.根据权利要求2所述的多彩色金属氧化物电致变色电池，其特征在于：所述多彩色金属氧化物电致变色电极的反射系数表示为：反射率表示为：


4.根据权利要求1-3中任一项所述的多彩色金属氧化物电致变色电池，其特征在于：若定义所述第一光学结构层的折射率为则所述第一光学结构层的透射系数其中为入射光于第一表面的入射角；
和/或，若定义所述第二光学结构层的折射率为则所述第二光学结构层的透射系数其中为入射光在透过第二表面时的折射角。


5.根据权利要求4所述的多彩色金属氧化物电致变色电池，其特征在于：所述多彩色金属氧化物电致变色电极的透射系数表示为：透过率表示为：


6.根据权利要求1所述的多彩色金属氧化物电致变色电池，其特征在于：所述多彩色金属氧化物电致变色电极具有光学透射工作模式、光学反射工作模式或者光学透射及反射工作模式；优选的，在所述光学反射工作模式下，所述多彩色金属氧化物电致变色电极具有双面不对称结构色，而在所述光学透射工作模式下，所述多彩色金属氧化物电致变色电极具有透明结构色。


7.根据权利要求1所述的多彩色金属氧化物电致变色电池，其特征在于：第一光学结构层、第二光学结构层中的任一者为金属层，另一者由气体组成，所述气体包括空气；或者，第一光学结构层、第二光学结构层均为金属层。


8.根据权利要求7所述的多彩色金属氧化物电致变色电池，其特征在于：所述第一光学结构层和第二光学结构层中至少一者的材质包括金属材料；优选的，所述金属材料包括钨、金、银、铜、钛、铝、铬、铁、钴、镍、铂、锗、钯、钒中的任意一种或多种的组合。


9.根据权利要求8所述的多彩色金属氧化物电致变色电池，其特征在于：所述第一光学结构层和第二光学结构层的厚度和/或材质不同。


10.根据权利要求9所述的多彩色金属氧化物电致变色电池，其特征在于：所述第一光学结构层或第二光学结构层的厚度为100～300nm。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志刚，唐雪晴，丛杉，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32