用于电致变色装置中透明导电氧化物电极的保护层制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电致变色电池，其包括包含电致变色配制品的室和至少两个电极，该至少两个电极是同一电化学电池的一部分并且包含沉积在该室的内表面上的导电材料，其中这些电极中的至少一个包括透明导电氧化物层和包含导电聚合物的层，所述包含导电聚合物的层是该至少一个电极的与该电致变色配制品接触的唯一部分。部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电致变色装置中透明导电氧化物电极的保护层
[0001]本专利技术涉及具有改进的光学特性的电致变色(EC)电池。本专利技术还涉及包括此类EC电池的光学制品，一种制备此类EC电池的方法以及包含导电聚合物的保护层在EC电池中的用途，以便避免在EC电池中形成污点。
[0002]EC电池典型地具有包括限定室的壳的结构，所述壳的至少一部分是透明的，例如该壳可以包括有机或矿物玻璃的片材。典型的EC电池结构还包括与室的内部接触且连接至电源的至少两个电极，此外EC电池包含当在电池的电极之间施加电场时将相应地被还原和氧化的至少一种氧化化合物和至少一种还原化合物。这些氧化和还原化合物中的至少一种是电致变色化合物。包括位于室内部的带电物质的电解质确保了电极之间的离子传导。在一些情况下，EC化合物包括可以起到电解质作用的带电物质。因此，电解质可以包含或者是EC化合物和/或其他氧化还原活性物质和/或没有EC特性和氧化还原活性的其他离子。
[0003]EC化合物是具有电致变色特性的材料，即在其还原态与其氧化态之间改变颜色的材料。它可以是不同EC化合物的混合物。当EC化合物被还原或氧化时，需要有另一种氧化还原活性化合物可以给出或接受该EC化合物相应地接受或给出的电子。此另一氧化还原活性化合物本身可以是EC化合物。
[0004]通过这种EC电池，可以通过在电极之间施加电场来控制氧化还原状态，并且因此控制电池中包含的EC化合物的颜色。当在电极之间没有施加电场(钝化状态)和当施加此种电场(活性状态)时，在EC电池中组合几种EC化合物可以用于调整电池的颜色。r/>[0005]光学制品可以包括EC电池，从而使得能够按需改变制品的颜色和透射比。例如，滑雪护目镜可以包括使用者将根据光照条件给予或多或少的暗色的EC电池。增强现实装置也利用EC电池，其中EC电池有助于改进由装置添加的虚拟对象图像与真实环境的对比度和可见度。
[0006]在大部分情况下，优选的是EC电池在钝化状态下具有较高的透射比(典型地，在钝化状态下要求至少65％的滑雪护目镜透射率的情况下)并且在活性状态下变得更暗。因此，EC电池中的EC化合物优先地被选择为在钝化状态下是无色或弱着色的。还通常优选的是EC电池中EC化合物的组合为EC电池提供中性颜色，如灰色或棕色，特别是在EC电池的活性状态下。
[0007]本专利技术涉及的EC电池属于特定类型的EC电池，即包含电致变色配制品的EC电池。在包含EC配制品的EC电池中，EC电池中至少部分EC化合物在填充电极之间的空间并确保电极之间的离子传导的液体或凝胶中含有。这种含有至少部分EC化合物的凝胶或液体被称为EC配制品。
[0008]因此，EC配制品为EC电池提供了至少部分其EC特性。通过EC配制品内电解质的存在，EC配制品还确保了电极之间的离子传导。电解质包括带电物质，这些带电物质可以包含EC材料本身和/或其他氧化还原活性物质和/或没有EC特性和氧化还原活性的其他离子。
[0009]包含EC配制品的EC电池不同于层状型EC电池，这些层状型EC电池例如在Alesanco等人(Materials[材料]2018,11,414)中被限定为EC化合物作为固体层沉积在EC电池的电极上的EC电池。在层状型EC电池中，不含EC化合物且含有电解质的EC电池的组分确保了两
个电极之间的离子传导。
[0010]包含EC配制品的EC电池包括但不限于一体式EC电池，这些一体式EC电池例如在Alesanco等人(Materials[材料]2018,11,414)中被限定为这样的EC电池，其中EC配制品包含当在电池的电极之间施加电场时将相应地被还原和氧化的至少一种氧化化合物和至少一种还原化合物。这些氧化和还原化合物中的至少一种是EC化合物。
[0011]非一体式EC电池的包含EC配制品的EC电池的实例是EC配制品仅包含还原化合物且不含氧化化合物或者EC配制品包含氧化化合物且不含还原化合物的EC电池。另一种氧化还原活性组分(氧化剂或还原剂，这取决于EC配制品中包含的是什么)则位于EC电池的不同隔室中。例如，它可以作为固体层沉积在电池中所包括的电极之一上。
[0012]在大部分EC电池中，电极由透明导电氧化物(TCO)制成。TCO是具有良好导电性的透明无机金属氧化物，如氧化铟锡(ITO)。
[0013]除非另有说明，否则下面讨论的所有EC电池是包含EC配制品的EC电池。
[0014]在大部分包含EC配制品的EC电池中，由TCO制成的电极与EC配制品接触。已经发现，在包括与EC配制品接触的由TCO制成的电极的EC电池中经常观察到呈污点形式的光学缺陷。污点的位置取决于用于在EC电池中掺入EC配制品的方法。
[0015]当使用滴注(DF)法来组装包含EC配制品的EC电池时，污点位于EC配制品液滴与沉积了EC配制品液滴的TCO电极之间的初始接触点处。
[0016]当使用回填(BF)法来填充预组装的具有EC配制品的电池时，如果填充过程期间发生停顿，则在所述停顿时在EC配制品与TCO电极之间的接触线的位置处可以观察到污点。即使当回填过程在真空下进行时情况也是这样。在许多情况下并且即使在填充过程期间不存在停顿的情况下，在用于回填EC配制品的开口附近的经回填EC电池中也可以观察到污点。
[0017]这些缺陷在装置刚组装之后或只有在一些装置老化之后才可能出现。当在EC电池的组装期间不特别注意避免EC电池、EC配制品与环境空气之间的接触时，这些缺陷的强度会增加。当使用惰性气氛或真空来避免环境空气的存在时，也可能存在这些缺陷，尽管通常强度较低。
[0018]本申请人的优点是发现添加包含导电聚合物的保护层来防止EC电池中TCO电极与EC配制品之间接触消除了上述光学缺陷。
[0019]尽管已经已知光电装置中沉积在TCO层上的导电有机层，但不知道出于保护目的在包含EC配制品的EC装置中包括导电有机层。
[0020]例如，已知PEDOT:PSS聚合物涂层对于有机太阳能电池而言或在OLED中是ITO涂层上的有效空穴传输层(HTL)(参见例如Hu等人.J.Mater.Chem.A[材料化学杂志A],2018,6,16583
‑
16589)。在这种情况下使用非常薄的PEDOT:PSS层(10至20nm)。在这些应用中，包括导电聚合物层的装置不包含EC配制品。
[0021]沉积在TCO层上的具有EC特性的导电聚合物层也已经用于层状型的EC电池中。还在这些情况下，装置不包含EC配制品，并且包括导电聚合物层以赋予装置EC特性且不是出于保护目的。例如，在文献US 2010189918 A1中，在ITO电极上聚合PEDOT型导电聚合物层。对电极覆盖有普鲁士蓝(Prussian Blue)，即另一种EC化合物。两个基板然后与不包含EC化合物的聚合物电解质膜一起进行层压。

技术实现思路

[0022]本专利技术的一个方面涉及一种EC电池，其包括：
[0023]‑
包含EC配制品的室，
[0024]‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电致变色电池，其包括：
‑
包含电致变色配制品的室，
‑
至少两个电极，所述至少两个电极是同一电化学电池的一部分并且包含沉积在所述室的内表面上的导电材料，其中所述电极中的至少一个包括透明导电氧化物层和包含导电聚合物的层，所述包含导电聚合物的层是所述至少一个电极的与所述电致变色配制品接触的唯一部分。2.如权利要求1所述的电致变色电池，其中，沉积在所述室的内表面上的每个电极包括透明导电氧化物层和包含导电聚合物的层，所述包含导电聚合物的层是所述电极的与所述电致变色配制品接触的唯一部分。3.如权利要求1或2所述的电致变色电池，其中，所述包含导电聚合物的层直接沉积在所述透明导电氧化物层的顶部。4.如权利要求3所述的电致变色电池，其中，所述透明导电氧化物沉积在金属层上，优选地其中所述金属选自Cu、Ag、Au，更优选地其中所述金属层本身沉积在第二透明导电氧化物层或折射率匹配层上。5.如权利要求4所述的电致变色电池，其中，所述金属层包括金属纳米颗粒，优选地其中所述金属纳米颗粒包括金属纳米线，更优选地其中所述金属纳米线形成互连网络。6.如权利要求1至5中任一项所述的电致变色电池，其中，所述透明导电氧化物选自锑掺杂的氧化锡、铝掺杂的氧化锡、铝和锡掺杂的氧化锌、铝掺杂的氧化锌、氟掺杂的氧化锡、镓掺杂的氧化锌、氧化铟锡、氧化铟锡锌、氧化铟锌、及其混合物。7.如权利要求1至6中任一项所述的电致变色电池，其中，所述包含导电聚合物的层的厚度包括在20nm与300nm之间、优选在40nm与250nm之间、甚至更优选在60nm与150nm之间。8.如权利要求1至7中任一项所述的电致变色电池，其中，所述包含导电聚合物的层包括选自金属纳米颗粒、金属氧化物纳米颗粒、碳纳米管、石墨烯纳米片、氧化石墨烯纳米片、及其混合物的纳米颗粒，优选地其中所述金属氧化物纳米颗粒选自氧化铟锡纳米颗粒、SnO2纳米颗粒、ZnO纳米颗粒、铝掺杂的氧化锌纳米颗粒、WO3纳米颗粒、及其混合物。9.如权利要求1至8中任一项所述的电致变色电池，其中，所述导电聚合物选自PEDOT:PSS、PEDOT、其...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：依视路国际公司，
类型：发明
国别省市：