【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电致变色，特别涉及一种反置型法布里-珀罗腔电致变色电池及其制备方法。
技术介绍
1、电致变色电池结合了电致变色和能量储存的功能，其可以将器件变色过程中所耗能量储存进而回收利用，亦可通过器件颜色状态判断器件的储能状态，为下一代智能电源和智能窗提供了一种有价值的技术应用方向。这种器件可以实现可视化储能并且降低电致变色器件的能耗。由于需要同时表现出高容量和颜色多样性的电极材料，因此该技术仍处于发展阶段。三氧化钨(wo3)是一种潜在的候选材料，然而，基于wo3材料的普通电致变色器件只能在不同外加电位下获得不同透过率的单一蓝色，大大限制了其在多彩电致变色领域的应用。目前已有工作通过结合法布里-珀罗光学谐振腔，使单色wo3电极实现了前所未有的多色功能。但传统法布里-珀罗电致变色结构中的对电极和电解质不可避免地导致了入射光、反射率(亮度)和色度的损失。在后续的研究中，研究人员近一步利用胶体光刻技术制造的纳米孔金薄膜，通过将wo3夹在一个铂镜和一个半透明的金薄膜之间构建法布里-珀罗纳米腔的彩色电致变色显示器，从而提高了色度和亮度。然而，制备纳米孔的复杂过程，以及贵金属和液体电解质的使用，可能会阻碍这些器件的性能、放大和广泛应用。因此，开发一种新的、低成本的、可扩展的方法来设计高色彩质量的电致变色电池是一个紧迫的挑战。
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术提出一种反置型法布里-珀罗腔电致变色电池及其制备方法。本专利技术构建了一种新型的法布里-珀罗腔反置型电致变色电池，引入一种新型的多孔
2、本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种反置型法布里-珀罗腔电致变色电池，包括：工作电极、负极和电解质层，所述工作电极包括多孔滤膜、金属氧化物层、金属层、金属氧化物电致变色层；所述金属氧化物层、金属层、金属氧化物电致变色层依次溅射在多孔滤膜上方形成法布里-珀罗腔型工作电极；所述电解质层附着在所述负极的上层；将法布里-珀罗腔型工作电极覆盖在负极上，通过封装材料对该电致变色电池进行密闭封装，即得到反置型法布里-珀罗腔电致变色电池。
4、进一步的，所述负极为锌箔；所述电解质层的材料为zncl2和alcl3的混合溶液；所述zncl2和alcl3摩尔比为12～18:6～10；所述多孔滤膜为尼龙-66薄膜；所述多孔滤膜的孔径为1～5μm。
5、进一步的，所述金属氧化物层中的金属氧化物为氧化钨、氧化锰中的一种；所述金属层中的金属为钨、钛中的一种；所述金属氧化物电致变色层中的金属氧化物为氧化钨、氧化锰中的一种。
6、反置型法布里-珀罗腔电致变色电池的制备方法，包括以下步骤：
7、步骤一：通过磁控溅射在多孔滤膜的表面上溅射金属氧化物层，然后在该金属氧化物层上连续溅射金属层和相应厚度的金属氧化物电致变色层，获得彩色的法布里-珀罗腔型工作电极滤膜；
8、步骤二：在锌箔的上层进行电解质层的涂附，随后将法布里-珀罗腔型工作电极滤膜覆盖在电解质层上，使用封装材料进行密封，即得到反置型法布里-珀罗腔电致变色电池。
9、进一步的，步骤一中，所述金属氧化物层厚度为700～2000nm，所述金属层厚度为100～300nm，所述金属氧化物电致变色层厚度为150nm～250nm。
10、进一步的，步骤一中，具体过程为：
11、(1)采用磁控溅射系统进行溅射，溅射前，以多孔滤膜为基底固定在样品盘后放入真空腔室内，使用机械真空泵将真空室的压强抽至8～12pa；打开分子泵，待转速达到400～500r/min后，保持压强至2～4×10-3pa；
12、(2)通入氧气和氩气将金属氧化物溅射沉积到多孔滤膜上形成金属氧化物层；
13、(3)调节仅通入氩气将金属溅射沉积形成金属层；
14、(4)调节通入氧气和氩气将顶层金属氧化物溅射沉积形成金属氧化物电致变色层，即获得彩色的法布里-珀罗腔型工作电极滤膜。
15、进一步的，步骤(2)中，所述氧气和氩气的气体流量分别为40～50sccm和10～20sccm，所述溅射的直流靶的工作功率为50～150w，沉积时间为50～70min。
16、进一步的，步骤(3)中，所述氩气的气体流量为40～60sccm，直流靶的工作功率为50～150w，沉积时间为25～40min。
17、进一步的，步骤(4)中，所述氧气和氩气的气体流量分别是40～50sccm和10～20sccm，直流靶的工作功率为50～150w，沉积时间为20～40min
18、进一步的，滤膜也可以被其它多孔膜材料替代，滤膜孔径的大小可以根据需要进行选择。
19、进一步的，可以通过更改不同孔径的滤膜，来调节滤膜与钨层之间氧化钨层的厚度。
20、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
21、(1)本专利技术的法布里-珀罗腔电致变色电池工作电极以多孔滤膜为基底，以金属层作为法布里-珀罗腔中的反射器和集流体，以最上层的金属氧化物作为法布里-珀罗腔反置型电致变色电池的电致变色层，在多孔滤膜基底上溅射金属氧化物作为本专利技术的电致变色电池的正极材料，能够提升电致变色电池的容量，并且通过在该金属氧化物层上溅射金属层，能够提升金属氧化物的平整度，从而提升金属钨层的的反射率，使电致变色电极的颜色饱和度提高。
22、(2)本专利技术在多孔滤膜表面构建法布里-珀罗腔电极，将电解质和对电极放置在多孔膜滤的后面，使电致变色电池获得了良好的颜色质量和容量。本专利技术利用金属层和金属氧化物层构筑的法布里-珀罗谐振腔型可以获得结构颜色几乎可以跨越整个可见光光谱的工作电极；相对于传统电致变色电池，在反置型法布里-珀罗腔电致变色电池中，连续溅射金属氧化物和金属的滤膜基电池正极位于整个电池装置的最上部，而其它功能层都隐藏在该电极的下部，这样的构造完全避免了其它功能层对电池装置颜色质量的影响。
23、(3)本专利技术首先在多孔滤膜上溅射了一定厚度的金属氧化物层，随后在该层金属氧化物上面连续溅射金属层和相应厚度的金属氧化层，特别是800nm厚的金属氧化物层会提升金属层的平整度和反射率，因此法布里-珀罗腔反置型电致变色电池电极会具有更高饱和度的颜色；另外，800nm厚的金属氧化物层极大地提升了电池的容量。
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1.一种反置型法布里-珀罗腔电致变色电池，其特征在于，包括：工作电极、负极和电解质层，所述工作电极包括多孔滤膜、金属氧化物层、金属层、金属氧化物电致变色层；所述金属氧化物层、金属层、金属氧化物电致变色层依次溅射在多孔滤膜上方形成法布里-珀罗腔型工作电极；所述电解质层附着在所述负极的上层；将法布里-珀罗腔型工作电极覆盖在负极上，通过封装材料对该电致变色电池进行密闭封装，即得到反置型法布里-珀罗腔电致变色电池。
2.根据权利要求1所述的反置型法布里-珀罗腔电致变色电池，其特征在于，所述负极为锌箔；所述电解质层的材料为ZnCl2和AlCl3的混合溶液；所述ZnCl2和AlCl3摩尔比为12～18:6～10；所述多孔滤膜为尼龙-66薄膜；所述多孔滤膜的孔径为1～5μm。
3.根据权利要求1所述的反置型法布里-珀罗腔电致变色电池，其特征在于，所述金属氧化物层中的金属氧化物为氧化钨、氧化锰中的一种；所述金属层中的金属为钨、钛中的一种；所述金属氧化物电致变色层中的金属氧化物为氧化钨、氧化锰中的一种。
4.权利要求1-3任一所述的反置型法布里-珀罗腔电致变色电
5.根据权利要求4所述的反置型法布里-珀罗腔电致变色电池的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述金属氧化物层厚度为700～2000nm，所述金属层厚度为100～300nm，所述金属氧化物电致变色层厚度为150nm～250nm。
6.根据权利要求4所述的反置型法布里-珀罗腔电致变色电池的制备方法，其特征在于，步骤一中，具体过程为：
7.根据权利要求6所述的反置型法布里-珀罗腔电致变色电池的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氧气和氩气的气体流量分别为40～50sccm和10～20sccm，所述溅射的直流靶的工作功率为50～150W，沉积时间为50～70min。
8.根据权利要求6所述的反置型法布里-珀罗腔电致变色电池的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述氩气的气体流量为40～60sccm，直流靶的工作功率为50～150W，沉积时间为25～40min。
9.根据权利要求6所述的反置型法布里-珀罗腔电致变色电池的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述氧气和氩气的气体流量分别是40～50sccm和10～20sccm，直流靶的工作功率为50～150W，沉积时间为20～40min。
...【技术特征摘要】
1.一种反置型法布里-珀罗腔电致变色电池，其特征在于，包括：工作电极、负极和电解质层，所述工作电极包括多孔滤膜、金属氧化物层、金属层、金属氧化物电致变色层；所述金属氧化物层、金属层、金属氧化物电致变色层依次溅射在多孔滤膜上方形成法布里-珀罗腔型工作电极；所述电解质层附着在所述负极的上层；将法布里-珀罗腔型工作电极覆盖在负极上，通过封装材料对该电致变色电池进行密闭封装，即得到反置型法布里-珀罗腔电致变色电池。
2.根据权利要求1所述的反置型法布里-珀罗腔电致变色电池，其特征在于，所述负极为锌箔；所述电解质层的材料为zncl2和alcl3的混合溶液；所述zncl2和alcl3摩尔比为12～18:6～10；所述多孔滤膜为尼龙-66薄膜；所述多孔滤膜的孔径为1～5μm。
3.根据权利要求1所述的反置型法布里-珀罗腔电致变色电池，其特征在于，所述金属氧化物层中的金属氧化物为氧化钨、氧化锰中的一种；所述金属层中的金属为钨、钛中的一种；所述金属氧化物电致变色层中的金属氧化物为氧化钨、氧化锰中的一种。
4.权利要求1-3任一所述的反置型法布里-珀罗腔电致变色电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
<...【专利技术属性】
技术研发人员：王小雨，张晨阳，陈莹玉，李庚潞，叶巍翔，王振，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：
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