一种多色自驱动电致变色兼能量储存双功能器件的制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种多色自驱动电致变色兼能量储存双功能器件及其制备方法与应用

【技术实现步骤摘要】
一种多色自驱动电致变色兼能量储存双功能器件的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及一种双功能自驱动多色电致变色显示器件及能量储存双功能装置的制备方法及应用，属于多功能智能材料领域
。

技术介绍

[0002]可逆自驱动电致变色材料作为一种新兴
、
环保的新材料，成为目前研究的热点，在智能窗
、
信息存储
、
传感器
、
显示器件
、
能量储存等多个领域都有重要的应用
。
电致变色现象的本质是材料在电化学氧化还原反应的过程中，氧化还原状态的改变导致材料的结构发生一定变化，进而影响材料的光学特性，表现为材料颜色的变化
。
电致变色器件的器件结构和反应原理都与电化学储能器件十分相似，不同的是，电致变色器件所用的电极材料在不同价态下具有明显的颜色变化，因而在电荷存储的同时还能有效调节自身的光学性能
。
因此，近年来很多研究者通过将电致变色材料运用到储能器件中，实现了电致变色功能和储能功能的兼容，从而开发出了双功能的储能型电致变色器件，该器件可以基于人类可读输出的基础上建立高效的用户
‑
设备交互
。
这种新兴的储能技术引起了广泛的关注
。
然而，技术和材料的创新仍然有很大的空间，这将促使研究领域继续进步
。
[0003]Zhao
等人报道了一种具有交互变色行为的铝
‑
氧化钨电致变色电池原型，在
>AlCl3电解液中，
Al
做阳极，
WO3做阴极变色材料，通过导线连接，可以点亮
LED
灯，在为
LED
供电的同时，
WO3的颜色逐渐褪去，直至褪色完全，即完成了放电过程，而自然充电之时需要微量的
H2O2辅助（
Zhao, J. X., Tian, Y. Y., Wang, Z., Cong, S., Zhou, D., Zhang, Q. Z., Yang, M., Zhang, W. K., Geng, F. X., Zhao, Z. G. Trace H2O2‑
Assisted High
‑
Capacity Tungsten Oxide Electrochromic Batterieswith Ultrafast Charging in Seconds. Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 7161
‑
7165
）
。Wu
等人提出了一种由钛酸锂
(Li4Ti5O
12
, LTO)
电极和
Al
3+
/Zn
2+
混合电解质组成的超稳定电致变色体系，在
1 M AlCl3和
1 M ZnCl2混合溶液中，
Al3+
离子电荷密度高，能够快速在
LTO
嵌入或脱出，取代
Li+
，从而实现颜色的改变，即电致变色电池的放电与自充电（
Wu, Z. S., Lian Z. D., Yan, S. S., Li, J. L., Xu,J. C., Chen, S., Tang, Z. K., Wang, S. P., Ng, K. W. Extraordinarily Stable Aqueous Electrochromic Battery Based on Li4Ti5O
12
and Hybrid Al
3+
/Zn
2+
Electrolyte. ASC. Nano. 2022, 16, 13199
‑
13210
）
。Zhang
等人展示了一个透明的无机多色锌基电致变色器件，其顶部和底部电致变色电极能够独立运行，从而得到多种颜色之间的可逆切换
。
其锌
‑
钠氧化钒
(Zn
‑
SVO)
电致变色显示器通过将锌夹在两个
SVO
电极之间组装而成，其出色的着色行为以及能量回收功能为实际应用提供了可能（
Zhang, W., Li, H. Z., Yu, W. W., Elezzabi, A.Y. Transparentinorganic multicolour displays enabled by zinc
‑
based electrochromic devices. Light: Science, 2020, 9, 121.
）
。
[0004]近几年的研究表明，双功能的电致变色储能器件已然成为了研究热点，尽管已经
取得了很大的成就，但是关于电致变色材料的选择
、
变色行为的差异，以及储存能量的区别等方面，仍然有待改善提高，即变色材料选择更广泛
、
颜色变化更鲜明
、
储存能量更雄厚
、
适用范围更宽泛等等
。
为了使得电致变色储能器件能在社会应用方面更加突出，达到实际应用需求，为下一代电致变色储能设备提供新的应用可能，此领域亟需解决的问题还需进一步深入探究，为此，提出本专利技术
。

技术实现思路

[0005]为了解决现在有问题，克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种新型兼具自驱动多色电致变色及自充电电池装置的制备方法及应用，采用简单的三层薄膜结构，不仅提高的电致变色色彩单调的问题，同时该装置还有着高输出电压
、
稳定的循环寿命等特点
。
[0006]本专利技术的技术方案如下：一种多色自驱动电致变色及能量储存双功能器件的制备方法，具体步骤如下：（1）以
ITO/Glass
薄膜为基底，将
PB
纳米颗粒分散液喷涂到基底上，得到
PB/ITO/Glass
薄膜；（2）以
ITO/Glass
薄膜为基底，将
NiHCF
纳米颗粒分散液喷涂到基底上，得到
NiHCF/ITO/Glass
薄膜；（3）将步骤（1）制备的
PB/ITO/Glass
薄膜和步骤（2）制备的
NiHCF/ITO/Glass
薄膜，分别置于离子型凝胶膜两侧，即可到的双功能自驱动多色
ECD。
[0007]根据本专利技术，优选的，步骤（1）中所述的导电基底
ITO/Glass
，在喷涂之前需进行洗涤，洗涤步骤为：依次用去离子水
、
丙酮
、
乙醇和去离子水分别超声洗涤
15
分钟，氮气吹干备用
。
[0008]根据本专利技术，优选的，步骤（1）和步骤（2）中所述的
PB本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多色自驱动电致变色兼能量储存双功能器件的制备方法，包括步骤如下：（1）以
ITO/Glass
或者
ITO/PET
薄膜为基底，采用喷涂法将
PB
悬浮液或
NiHCF
悬浮液喷涂至
ITO/Glass
薄膜或者
ITO/PET
表面，得到
PB
薄膜和
NiHCF
薄膜；（2）将丙烯酰胺单体加入导电盐
LiCl
溶液中，之后加入交联剂
、
引发剂混合均匀，最后加入交联剂助剂，混合均匀后得到均一混合溶液，经热固化得离子型
PAM/LiCl
凝胶膜；（3）将步骤（2）中的制备的离子型凝胶膜置于
PB
薄膜和
NiHCF
薄膜中间，即得可逆自驱动多色
ECD
；（4）将步骤（1）中的
PB
薄膜和
NiHCF
薄膜分别与离子型
PAM/LiCl
凝胶膜简单粘合，可用于两个自充电电池或两个离子型书写板
。2.
（1）根据权利要求1所述的可逆自驱动多色
ECD
的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述
PB
和
NiHCF
悬浮液，其制备方法是室温以及磁力搅拌条件，铁氰化钾
、
氯化铁
、
氯化镍的浓度均为2×
10
‑
2 mol/L
，将铁氰化钾溶液缓慢加入到氯化铁溶液中反应得到
PB
悬浮液，铁氰化钾溶液缓慢加入到氯化镍溶液中反应得到
NiHCF
悬浮液，采用喷涂法将其分别喷涂至
ITO/Glass...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文寿，薛文招，颜梅，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：