【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固态聚合物电解质薄膜技术和磁控溅射镀膜，尤其涉及一种固态聚合物电解质薄膜、电致变色器件和制备方法，更具体地，涉及一种在单一衬底上制备全固态叠层的wo3-nio电致变色器件及其制备方法。
技术介绍
1、电致变色现象，是指在外部施加一定电场条件下，通过离子和电子在电致变色层共同注入和脱出，实现材料的光学属性发生稳定、可逆变化的现象。目前，电致变色技术正在建筑节能玻璃、汽车天幕玻璃以及军事迷彩伪装等领域中得到越来越多的应用。
2、典型的wo3-nio电致变色器件由五层结构组成，即底部透明导电层、电致变色层、离子传输层、离子储存层和顶部透明导电层。底部透明导电层和顶部透明导电层的两层透明导电层通常为ito或者fto；电致变色层材料为wo3；离子储存层材料为nio；离子传输层，也称为电解质层，位于电致变色层和离子存储层之间，不仅起到离子传输的作用，同时起到电子绝缘的作用，避免上下电极之间发生短路。现有wo3-nio电致变色器件的组装的方法主要采用“层压”工艺和“叠层”工艺两种。
3、“层压”工艺包括先采用磁控溅射或其他方法单独制备衬底/透明导电层/wo3及衬底/透明导电层/nio结构，再使用一个透明的厚度为50～150μm的固态聚合物电解质作为中间层材料，通过高温夹胶或光固化夹胶工艺实现电致变色器件的制备。因此，该工艺中，采用具有一定粘性的电解质胶膜是制备高质量的层压型的电致变色器件的关键。
4、现有技术中的中间层材料主要包括基于聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛等聚合物电解质，然而，面
5、“叠层”工艺包括在单个衬底(玻璃/柔性膜)上通过磁控溅射依次沉积底部透明导电层、wo3层、电解质层、nio层以及顶部透明导电层，例如在公开的us10591797b2中，提供了在单一fto玻璃衬底上采用磁控溅射依次沉积450nm wo3层、40nm氧化物电解质层、230nmnio层以及250nm ito层制备出电致变色器件的方法；中国专利技术专利cn107085339a公开的一种全固态电致变色器件的制备方法，采用磁控溅射方法制备得到的器件结构依次由ito玻璃衬底、电致变色层、电解质层、离子存储层和顶层ito组成，电致变色层为wo3层，离子存储层为nio层。另外，zhao等(materials letters，2021，292，129592)公开了在单一ito玻璃衬底上采用磁控溅射依次沉积130nm nio层、120nm ta2o5/lialsio4/ta2o5电解质层、470nmwo3层以及180nm ito层制备出电致变色器件的方法。
6、但是，上述现有技术，由于磁控溅射制备得到的氧化物电解质层较薄(通常为500nm以下)，在制备叠层器件的磁控溅射过程中，在氧化物电解质层的膜层中易产生“小针孔”等结构缺陷，以及颗粒污染物等均易导致电致变色器件的上下两个电极直接接触造成器件短路、漏电流大幅度增加的问题，进而不能维持着色状态下的记忆功能，更不利于保持器件的节能性能。若通过提高电解质中间层的厚度来解决上述问题，则氧化物电解质层的厚度至少提高至1μm以上，但是现有技术采用磁控溅射的设备和方法很难以做到制备厚度在1μm甚至以上的氧化物电解质层的薄膜，而且也会因此极大地增加电致变色器件的制造成本。
7、基于上述问题，cossari等(adv.mater.technol，2021，6，2100289)公开了一种在单一pet-ito衬底上制备wo3基电致变色器件的方法，具体包括采用磁控溅射方法沉积50nmtio2层，接着采用溶液旋涂法沉积5μm nafion-h+层，继续采用热蒸发法沉积300nm wo3层，最后采用磁控溅射法沉积300nm ito层。nafion是一种全氟磺酸基聚合物材料，具有优良的离子导电特性和热稳定性，常被用作质子交换膜。该电解质不但具有溅射过程中优异的抗离子轰击稳定性，还具有较高的透明度和室温离子电导率。但是nafion-h+具有强酸性，会对电致变色材料和透明导电层造成不同程度的腐蚀，且h+相关物质容易逸出，降低器件的电化学性能，不利于该电解质材料的大规模利用。因此，如何实现与nafion-h+性能接近、满足磁控溅射过程中抗粒子轰击、高透明度、高热稳定性、易于大面积均匀制备的固态聚合物电解质成为亟待解决的技术问题。
8、基于上述技术问题，利用li+是电致变色器件中间电解质层的主流穿梭阳离子的特点，结合溶液浇铸法制备li+基固态聚合物电解质来代替超薄的氧化物电解质材料，再通过磁控溅射其他功能层形成叠层结构的方法，同时解决nafion-h+带来的器件循环稳定性差、制备过程中对器件结构的腐蚀等问题，以及如何能够满足器件对固态聚合物电解质的力学性能要求等问题，实现在单一衬底上制备出具有高质量的全固态叠层电致变色器件。
技术实现思路
1、有鉴于此，为解决上述问题，本专利技术提供了一种电致变色器件用固态聚合物电解质薄膜、电致变色器件及其制备方法。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供了一种电致变色器件用固态聚合物电解质薄膜，由聚甲基丙烯酸甲酯、力学增强剂、增塑剂和锂盐组成；所述聚甲基丙烯酸甲酯、所述力学增强剂、所述增塑剂、所述锂盐以及所述溶剂的混合的质量比为100：(1～50)：(1～20)：(10～50)：(100～500)。
3、优选地，所述力学增强剂选自二氧化硅、二氧化锡、氧化铝、氧化钛和聚乙二醇中的一种或多种；其中，聚乙二醇的分子量≥1000。
4、优选地，所述增塑剂选自聚苯乙烯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯中的一种或多种。
5、优选地，所述锂盐添加剂选自双三氟甲烷磺酰亚胺锂、高氯酸锂、三氟甲磺酸锂、六氟磷酸锂和四氟硼酸锂中的一种或多种。
6、优选地，所述溶剂为四氢呋喃、n，n-二甲基乙酰胺和n-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
7、优选地，采用溶液浇铸法制备得到；将聚合物电解质前驱体溶液涂布在基材层上，干燥后即可得到所述固态聚合物电解质薄膜。
8、优选地，所述聚合物电解质前驱体溶液包括将聚甲基丙烯酸甲酯、力学增强剂、增塑剂、锂盐以及溶剂混合后得到。
9、在一些具体实施方式中，所述干燥的条件包括50～100℃真空条件下，干燥1～10h。
10、作为另一个目的，本专利技术还提供了一种单一衬底全固态叠层电致变色器件，依次由衬底-底部透明导电层-底部变色功本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电致变色器件用固态聚合物电解质薄膜，由聚甲基丙烯酸甲酯、力学增强剂、增塑剂和锂盐组成；
2.根据权利要求1所述的电致变色器件用固态聚合物电解质薄膜，其特征在于，所述力学增强剂选自二氧化硅、二氧化锡、氧化铝、氧化钛和聚乙二醇中的一种或多种；其中，聚乙二醇的分子量≥1000；
3.根据权利要求1或2所述的电致变色器件用固态聚合物电解质薄膜，其特征在于，采用溶液浇铸法制备得到，包括将聚合物电解质前驱体溶液涂布在基材层上，干燥后即可得到所述固态聚合物电解质薄膜；
4.根据权利要求3所述的电致变色器件用固态聚合物电解质薄膜，其特征在于，
5.一种单一衬底全固态叠层电致变色器件，其特征在于，电致变色器件依次由衬底-底部透明导电层-底部变色功能层-固态聚合物电解质层-顶部变色功能层-顶部透明导电层组成的多层结构；
6.根据权利要求5所述的单一衬底全固态叠层电致变色器件，其特征在于，所述固态聚合物电解质采用溶液浇铸法将聚合物电解质前驱体溶液涂布在所述WO3层的表面制备得到；
7.根据权利要求5所述的单一衬底全固态叠层
8.一种如权利要求5-7任一项所述的单一衬底全固态叠层电致变色器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，S7中，封装方法为紫外固化或有机硅灌封中的一种。
...【技术特征摘要】
1.一种电致变色器件用固态聚合物电解质薄膜，由聚甲基丙烯酸甲酯、力学增强剂、增塑剂和锂盐组成；
2.根据权利要求1所述的电致变色器件用固态聚合物电解质薄膜，其特征在于，所述力学增强剂选自二氧化硅、二氧化锡、氧化铝、氧化钛和聚乙二醇中的一种或多种；其中，聚乙二醇的分子量≥1000；
3.根据权利要求1或2所述的电致变色器件用固态聚合物电解质薄膜，其特征在于，采用溶液浇铸法制备得到，包括将聚合物电解质前驱体溶液涂布在基材层上，干燥后即可得到所述固态聚合物电解质薄膜；
4.根据权利要求3所述的电致变色器件用固态聚合物电解质薄膜，其特征在于，
5.一种单一衬底全固态叠层电致变色器件，其特征在于，电致变色器件...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨晔，谢紫凌，宋伟杰，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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