[發明專利]一種可電致變色、電化學儲能和驅動電子設備的智能玻璃

有效

• 申請號: 201410306571.8
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104111568B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 麥文杰;楊培華;陳中威;孫鵬;譚紹早;蔡祥
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G02F1/15
• 分類號: G02F1/15;G02F1/153
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 裘暉,陳燕嫻

技術領域

本發明屬于能源儲存技術領域，特別涉及一種可電致變色、電化學儲能和驅動電子設備的智能玻璃及其制備和應用。該玻璃具有變色性能，同時具有儲存電能并驅動電子設備的功效，可用于光線調節及電力供應。

背景技術

在外加電場條件發生變化時，材料或材料體系對不同波長光的吸收、透射和反射等光學性質隨之發生可逆變化，這類材料稱之為電致變色材料。電致變色材料在軍事偽裝及太陽能利用等領域具有廣闊應用前景，目前人們對以平板玻璃為基板的電致變色器件研究逐步成熟，部分產品已推向市場。申請號為98126400.X的中國專利申請在透明導電玻璃上采用溶膠凝膠法制備了可以電致變色的氧化鎳(NiO)薄膜；申請號為200710179549.1的中國專利申請在摻錫氧化銦玻璃基片上依次沉積的氧化鎢薄膜、偏硼酸鋰和硫酸鋰混合物薄膜、鎳氧化物薄膜、摻錫氧化銦薄膜，提供了一種無機全固態電致變色元件及其制備方法。

能源短缺和環境惡化是當今社會普遍關注的問題，尋找清潔的能源和可再生的能源已經成為世界各國共同關注的熱點問題。超級電容器是一種性能介于電池與傳統電容器之間的新型、高效、實用的能量存儲裝置，具有功率密度高、使用壽命長、環境友好等優點。隨著電子材料器件的發展，具有多功能性的儲能器件已經成為新材料研究和發展的一個重要方向。公開號為CN102509635A的中國專利申請以碳布為導電基底，合成了碳顆粒/MnO₂納米結構，制備了全固態超級電容器。

本發明提供了一種可電致變色和超級電容器性能同時可驅動電子設備的智能玻璃，本發明還提供了該玻璃可用于車輛、建筑物、廣告牌等領域中，既具有玻璃原來的擋風、隔離等功效，還具有變色、裝飾、美觀等功效，同時還具有儲存電能的功效，且通過轉換，使變色儲存的能量重新輸出，可給手機、筆記本電腦等小型電器提供電力的應用。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種可電致變色、電化學儲能和驅動電子設備的智能玻璃的制備方法。

本發明另一目的在于提供上述方法制備的可電致變色、電化學儲能和驅動電子設備的智能玻璃。

本發明再一目的在于提供上述可電致變色、電化學儲能和驅動電子設備的智能玻璃在建筑、廣告、各種玻璃飾品及電化學儲能器件中的應用。

本發明的目的通過下述方案實現：

一種可電致變色、電化學儲能和驅動電子設備的智能玻璃的制備方法，包括以下步驟：

(1)在透明導電玻璃基片沉積變色物質，形成電極材料；

(2)通過電極材料-電解質-電極材料的疊加形式組合，得到可電致變色和電化學儲能和驅動電子設備的智能玻璃；

其中，沉積的變色物質層處于透明導電玻璃基片與電解質之間。

所述透明導電玻璃基片優選為摻氟氧化錫(FTO)或者氧化銦錫(ITO)的玻璃基片。

所述的變色物質指具有變色及電容性能的金屬氧化物或者聚合物。

所述的金屬氧化物優選為氧化鎢(WO₃)、氧化鎳(NiO)或氧化釩(V₂O₅)。

所述的聚合物優選為聚苯胺(PANI)、聚吡咯(Ppy)或聚乙撐二氧噻吩(PEDOT)。

所述沉積的方法可為一般的物理氣相沉積、化學氣相沉積、電化學沉積、旋涂法以及水熱法等多種方法。

所述沉積得到的變色物質層厚度可為50～500nm。

所述電解質可為常用的電解質液體或膠體。

所述液體的濃度優選為0.1～5mol·L^-1。

所述膠體的濃度優選為0.5～5mol·L^-1。

更優選地，所述的電解質可為PVA/H₂SO₄膠體、PVA/KOH膠體和H₂SO₄液體中的至少一種。

所述組合得到的電解質層的厚度可為1～100μm。

本發明的上述方法制備得到的可電致變色、電化學儲能和驅動電子設備的智能玻璃，結構為依次疊加的導電玻璃基片、變色物質、電解質、變色物質、導電玻璃基片。在適當窗口電壓下可穩定工作，面積電容可高達21.3mF·cm^-2，光調節能力可高達63.7％。其工作機理為：上下兩層玻璃基片接上電極，通電后，變色物質受到電場作用發生變色，同時對器件充電，儲存電能；與外部電路連接后，儲存的電能重新釋放出來，形成能源輸出，驅動電子設備。