【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可再生全固态电致变色器件，属于化工材料合成和功能材料。
技术介绍
1、能源是维持国家经济持续发展、保障人民物质生活水平的重要基础。如今，能源短缺、环境污染等问题日益严峻，科学家在开发新能源的同时也在努力寻找节能降耗的方法。电致变色器件及技术主要应用于节能建筑玻璃、其他移动体车窗上、汽车防眩后视镜、显示屏、电子纸、隐身伪装等领域。low-e是一种低辐射玻璃，工作原理是反射大部分的红外线，减少进入室内的热量。中空玻璃是减少室内外的热交换。其目的都是减少室内制冷能耗。但是这两种窗户以及他们的组合都仅仅是有利于降温，而不能调控。即，冬天寒冷的时候，热量依然难以进入室内。
2、传统电致变色器件主要有五层薄膜组成、包括两层透明导电层、离子储存层、电致变色层、以及离子传导层。其中，离子储存层辅助电致变色层在第一，第二导电层上施加低电压实现电致变色反应。离子传导层是提供锂离子及扩散薄膜层，担负着电场作用下确保离子传导率，其结构与制备工艺是保证器件电致变色性能的最重要的技术之一。
3、三氧化钨是一种常见的无机电致变色材料，拥有优异的电致变色性能和电化学活性。但是，三氧化钨的电致变色性能并不是无限稳定的，其循环使用的寿命是有限的。与致密的晶体结构的三氧化钨电致变色薄膜相比，疏松多孔的非晶结构的三氧化钨电致变色薄膜虽然可以提供更多的离子注入和传输通道，但循环稳定性也会相对差，以锂离子作溶质离子为例，三氧化钨电致变色过程主要是由于锂离子在电压驱动下的“注入”和“脱出”过程导致的。在电压的驱动下，锂离子在三氧化钨
技术实现思路
1、因此，解决上述问题的关键是如何将三氧化钨材料中残存的锂离子“脱出”，使得三氧化钨材料重新具有高电致变色性能和电化学活性。本公开中，首次设计了多层复合电极集合隔离层的特殊结构，利用电极在外加电压下焦耳热促进电致变色层被俘获的阳离子解离，降低阳离子的迁移位垒。因而在较低的电压下，离子回到离子存储层中，实现电致变色器件的再生。而且，本专利技术设计的复合电极结构简单，适用于半器件，液态、凝胶态和全固态的器件。并且该工艺不受器件组装和封装工艺的限制。
2、第一方面，本专利技术提供了一种可再生全固态电致变色器件，包括：依次层叠设置的第一透明电极层(或称第一透明电极)、隔离层、第二透明电极层(或称第二透明电极)、电致变色层、离子传导层、离子存储层和第三透明电极层(或称第三透明电极)；在第一透明电极层的水平方向的两侧设置的第一电源；以及在第二透明电极层和第三透明电极层之间设置的第二电源。本专利技术中，隔离层的目的是分隔开两层电极层，使其能够独立工作，一层的目的是星辰焦耳热，一层的目的是驱动器件产生电致变色。材质考虑因素：首先，光学透明，否则影响器件的光学性能；其次，电子绝缘性能好，有效避免避免电子隧穿。隔离层厚度越薄越好，但是过薄的时候电子隧穿效应明显，且薄膜容易不连续，导致上下电极接触。隔离层过厚时，影响热效应促进电致变色器件褪色的效果。施加电压过高，则产生的热效应过大，导致器件中被束缚的离子过度迁移，形成不可逆的坏点，施加电压过低，则热效应不足，难以驱动部分被束缚的离子回到电解质层中。
3、较佳的，所述离子传导层为固态离子传导层或液态离子传导层。
4、又，较佳的，所述固态离子传导层的材质选自钽酸锂、铌酸锂、钛酸锂、五氧化二钽和五氧化二铌中的至少一种。优选地，所述固态离子传导层的厚度为20nm～500nm；。
5、又，较佳的，所述液态离子传导层为阳离子盐溶液，所述阳离子盐为li盐、na盐、al盐、zn盐、mg盐中的至少一种，优选为高氯酸锂、高氯酸钠、高氯酸铝、高氯酸锌、高氯酸镁中的至少一种；所述阳离子盐溶液的溶剂选自碳酸丙烯酯
6、碳酸丙烯酯(pc)、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲乙酯(emc)、乙二醇二甲醚(dme)、
7、中的至少一种。优选地，所述阳离子盐溶液的浓度为0.2～2mol/l，所述液态离子传导层的厚度为10μm～80μm。
8、较佳的，所述离子储存层的材质选自氧化镍、氧化钛、五氧化二钒、和氧化钴中的至少一种；所述离子储存层的厚度为20nm～200nm。
9、较佳的，所述第一透明电极层、第二透明电极层和第三透明电极层的材质独立地选自透明导电氧化物、金属纳米线中至少一种；所述第一透明电极层、第二透明电极层和第三透明电极层的方阻为10～40ω/cm2，380nm-780nm可见光波段的透过率≥75％。
10、较佳的，所述隔离层的材质为绝缘材料，优选选自sio2、si3n4、al2o3、sno2、lif中的至少一种；所述隔离层的厚度为10～100nm。
11、较佳的，所述电致变色层的材质为wo3、moo3和tio2中的至少一种；所述电致变色层的厚度为100～500nm。
12、较佳的，所述第一电源在第一透明电极上的施加电压以产生焦耳热；所述电压的范围为5～50v，施加电压的时间为1～10分钟。
13、第二方面，本专利技术还提供了一种可再生全固态电致变色器件，包括：依次层叠设置的第一透明电极层(或称第一透明电极)、隔离层、第二透明电极层(或称第二透明电极)、电致变色层、凝胶基离子存储层和第三透明电极层(或称第三透明电极)；
14、在第一透明电极层的水平方向的两侧设置的第一电源；
15、以及在第二透明电极层和第三透明电极层之间设置的第二电源。
16、较佳的，所述凝胶基离子存储层由阳离子盐的树脂浆料经涂覆和光固化处理得到；所述阳离子的树脂浆料的组成包括：光固化树脂、溶剂、稳定剂、有机前驱体和阳离子盐；所述光固化树脂、溶剂、稳定剂、有机前驱体和阳离子盐的质量比为1：(1～3)：(0.05～0.2)：(0.5～2)：(1～3)；
17、优选地，所述光固化树脂选自泰特尔tta21、l-6206、l-6380h、l-6605中的至少一种；
18、优选地，所述溶剂为pma、nmp、dmc、mdbe中的至少一种；
19、优选地，所述稳定剂为过渡金属有机化合物，优选为二茂铁及其衍生物，例如二茂铁、二茂猛、乙烯基二茂铁；
20、优选地，所述有机前驱体包括酸酯类化合物，优选为乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯etpta、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少一种；
21、优选地，所述阳离子盐为li盐、na盐、al盐、zn盐、mg盐中的至少一种，优选为高氯酸锂、高氯酸钠、高氯酸铝、高氯酸锌、高氯酸镁中的至少一种。
22、优选地，所述涂覆的方式为旋涂，所述旋涂的转速为1000～本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可再生全固态电致变色器件，其特征在于，包括：依次层叠设置的第一透明电极层、隔离层、第二透明电极层、电致变色层、离子传导层、离子存储层和第三透明电极层；
2.根据权利要求1所述的可再生全固态电致变色器件，其特征在于，所述离子传导层为固态离子传导层或凝胶态离子传导层；
3.根据权利要求2所述的可再生全固态电致变色器件，其特征在于，所述固态离子传导层的厚度为20nm～500nm；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的可再生全固态电致变色器件，其特征在于，所述离子储存层的材质选自氧化镍、氧化钛、五氧化二钒、和氧化钴中的至少一种；所述离子储存层的厚度为20nm～200nm。
5.一种可再生全固态电致变色器件，其特征在于，包括：依次层叠设置的第一透明电极层、隔离层、第二透明电极层、电致变色层、凝胶基离子存储层和第三透明电极层；
6.根据权利要求5所述的可再生全固态电致变色器件，其特征在于，所述凝胶基离子存储层由阳离子盐的树脂浆料经涂覆和光固化处理后得到；
7.根据权利要求6所述的电致变色器件，其特征在于，所述阳离
8.根据权利要求1所述的可再生全固态电致变色器件，其特征在于，所述第一透明电极层、第二透明电极层和第三透明电极层的材质独立地选自透明导电氧化物、金属纳米线中至少一种；所述第一透明电极层、第二透明电极层和第三透明电极层的方阻为10～40 Ω/cm2，380nm-780nm的可见光波段的透过率≥75%。
9.根据权利要求1或5所述的可再生全固态电致变色器件，其特征在于，所述隔离层的材质为绝缘材料，优选选自SiO2、Si3N4、Al2O3、SnO2、LiF中的至少一种；所述隔离层的厚度为10～100 nm。
10.根据权利要求1或5所述的可再生全固态电致变色器件，其特征在于，所述电致变色层的材质为WO3、MoO3和TiO2中的至少一种；所述电致变色层的厚度为100～500 nm。
11.据权利要求1-10中任一项所述的一种可再生全固态电致变色器件，其特征在于，所述第一电源在第一透明电极上的施加电压以产生焦耳热；所述电压的范围为5～50 V，施加电压的时间为1～10 分钟。
...【技术特征摘要】
1.一种可再生全固态电致变色器件，其特征在于，包括：依次层叠设置的第一透明电极层、隔离层、第二透明电极层、电致变色层、离子传导层、离子存储层和第三透明电极层；
2.根据权利要求1所述的可再生全固态电致变色器件，其特征在于，所述离子传导层为固态离子传导层或凝胶态离子传导层；
3.根据权利要求2所述的可再生全固态电致变色器件，其特征在于，所述固态离子传导层的厚度为20nm～500nm；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的可再生全固态电致变色器件，其特征在于，所述离子储存层的材质选自氧化镍、氧化钛、五氧化二钒、和氧化钴中的至少一种；所述离子储存层的厚度为20nm～200nm。
5.一种可再生全固态电致变色器件，其特征在于，包括：依次层叠设置的第一透明电极层、隔离层、第二透明电极层、电致变色层、凝胶基离子存储层和第三透明电极层；
6.根据权利要求5所述的可再生全固态电致变色器件，其特征在于，所述凝胶基离子存储层由阳离子盐的树脂浆料经涂覆和光固化处理后得到；
7.根据权利要求6所述的电致变色器件，其特征在于，所述阳离子盐的树脂浆料中包含引发剂；所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹逊，黄爱彬，朱丹丹，季晓炜，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：
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