[發(fā)明專利]一種無機(jī)電致變色電荷存儲電極及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710550005.5
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107315299A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉偉明;顏悅;韋友秀;陳牧;張曉鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航發(fā)北京航空材料研究院
• 主分類號: G02F1/155
• 分類號: G02F1/155;C23C14/08;C23C14/58
• 代理公司: 中國航空專利中心11008
• 代理人: 李建英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電致變色技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種無機(jī)電致變色電荷存儲電極及其制備方法。

背景技術(shù)

電致變色是在電流或電場的作用下，材料發(fā)生可逆的變色現(xiàn)象。早在二十世紀(jì)30年代就有關(guān)于電致變色的初步報(bào)道。60年代，Pkat在研究有機(jī)染料時(shí)，發(fā)現(xiàn)了電致變色現(xiàn)象并進(jìn)行了研究。1969年，Deb發(fā)現(xiàn)在施加電壓的情況下，MoO₃和WO₃具有電致變色效應(yīng)，Deb在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了深入的研究并研制出了第一個(gè)薄膜電致變色器件。電致變色材料因?yàn)樵谥悄艽?smart window)、汽車防炫后視鏡、電致變色顯示器等方向具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值，電致變色也正在走向產(chǎn)業(yè)化，具有廣闊的市場前景。

電致變色器件由透明導(dǎo)電層、電致變色層、電解質(zhì)層、離子存儲層構(gòu)成，其中電致變色層和離子存儲層的材料是互補(bǔ)型材料，可分為有機(jī)、無機(jī)兩大類，其中無機(jī)材料因具有穩(wěn)定的環(huán)境耐候性和較低的材料成本而廣受關(guān)注。一般作為離子存儲層的材料為氧化鎳(NiO_x)，五氧化二釩(V₂O₅)，氧化銥(IrO_x)，氧化鈷(CoO_x)，氧化鎳鎢(WNiO_x)，氧化鈰(CeO_x)，普魯士藍(lán)(PB)等，這些材料的電荷量相對較低，影響器件的著色狀態(tài)的效果。也有一些電荷存儲量較高的材料應(yīng)用在電致變色器件中，例如：磷酸亞鐵鋰(LiFePO₄)，鈷酸鋰(LiCoO₂)，釩酸鋰(LiV₂O₅)等，針對這些材料的制備方法，常見的有溶液沉積法、溶膠凝膠法和涂覆法等，但這些材料及制備方法普遍透過率較低，制備工藝復(fù)雜、厚度制備不均勻、變色性能不一致、薄膜附著力較低等常見問題，會影響器件褪色狀態(tài)的透過率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種電致變色電荷存儲電極LiyFe2(MoO4)3(0≤y≤2)。該具有驅(qū)動(dòng)電壓低，透過率高，電荷容量較高，茶色著色態(tài)，自身具有鋰源作為傳輸電荷的電荷存儲電極，該制備方法為真空物理氣相共沉積技術(shù)，工藝簡單、成本較低的特點(diǎn)，由此方法制備的電極薄膜具有鍍膜附著力強(qiáng)，變色均勻一致等優(yōu)勢。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)

電極的組成包括：透明基底層、透明導(dǎo)電層和電致變色電荷存儲層三部分，自上而下依次為電致變色電荷存儲層、透明導(dǎo)電層、透明基底層，電致變色電荷存儲層由Li_yFe₂(MoO₄)₃組成，其中：0≤y≤2；透明導(dǎo)電層為氧化銦錫、氟摻雜的二氧化錫、二氧化錫、氧化鋅、鋁摻雜的氧化鋅、鎵摻雜的氧化鋅中的一種或幾種薄膜復(fù)合；透明基底層為無機(jī)玻璃，聚酰亞胺，聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚碳酸酯。

制備無機(jī)電致變色電極的方法是，

(1)透明基底預(yù)處理

分別利用丙酮、乙醇和純凈水依次對透明基底層進(jìn)行超聲清洗，氮?dú)獯祾吆笾糜诤嫦鋬?nèi)干燥處理，去除其表面的油污和雜質(zhì)；

(2)真空物理氣相沉積制備透明導(dǎo)電層

利用磁控濺射方式、電子束蒸發(fā)方式或離子鍍方式制備透明導(dǎo)電層，透明導(dǎo)電層的方電阻為5-30Ω/□；

(3)真空物理氣相沉積復(fù)合預(yù)制層以及后續(xù)反應(yīng)熱處理結(jié)晶

利用FeO、MoO₃和Li₂O靶材，磁控濺射方式、電子束蒸發(fā)方式或離子鍍方式，共沉積制備復(fù)合預(yù)制層，所采用的沉積氣氛為氬氧混合氣，設(shè)定腔室沉積氣壓，制備復(fù)合層，之后置于氬氧氣氛退火爐內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)熱處理，熱處理溫度范圍200～400℃，熱處理時(shí)間為10～120分鐘，熱處理氣氛為氬氧混合氣，氣壓范圍2.5×10^-1～5×10¹Pa，氬氧比為2/1～1/2，得到電荷存儲層化學(xué)計(jì)量比為Li_yFe₂(MoO₄)₃，其中：0≤y≤2；的電致變色薄膜。

所述沉積氣氛為氬氧混合氣，沉積氣壓范圍1×10^-2～3Pa，氬氧比為5/1～1/4。

所述電荷存儲層Li_yFe₂(MoO₄)₃薄膜厚度范圍100～400nm。