[发明专利]用于电致变色装置的反电极

说明书

本文中的实施方案涉及电致变色叠层、电致变色装置以及用于制备此类叠层和装置的方法和设备。在各种实施方案中，将电致变色叠层或装置中的阳极着色层制作成包括镍‑钨‑锡‑氧化物(NiWSnO)。此种材料特别有益，因为它在其清透状态下非常透明。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年9月5日提交并且标题为“COUNTER ELECTRODE FORELECTROCHROMIC DEVICES”的美国临时专利申请号62/046,864的优先权的权益，该临时专利申请以全文引用的方式并且出于所有目的并入本文中。

背景

电致变色为材料在被置于不同的电子状态(通常因为经历了电压变化)时在光学特性上展现出可逆的电化学介导的变化的现象。光学特性通常为颜色、透射率、吸光度以及反射率中的一者或多者。一种熟知的电致变色材料(例如)为氧化钨(WO₃)。氧化钨为通过电化学还原而发生能透过蓝色的着色转变的阴极电致变色材料。

可将电致变色材料合并至(例如)窗和镜子中。可通过在电致变色材料中诱导变化而改变此类窗和镜子的颜色、透射率、吸光度和/或反射率。电致变色材料的一个熟知应用(例如)为一些车辆中的后视镜。在这些电致变色后视镜中，在晚上镜子的反射率改变使得其他车辆的前灯不扰乱驾驶者。

虽然电致变色是在20世纪60年代被发现，但电致变色装置在历史上遇到过各种问题，这些问题阻碍该技术实现其全部的商业潜力。

概述

本文中的实施方案涉及电致变色材料、电致变色叠层、电致变色装置以及用于制造此类材料、叠层以及装置的方法和设备。在各种实施方案中，反电极材料包括材料的新颖组合物。举例来说，反电极材料可包括镍、钨、锡以及氧；组合成混合氧化物。混合氧化物还可包括锂或其他电荷载流子。这些元素可以是一起提供的并且表示为“NiWSnO”。在某些情况下，反电极材料的组成满足某些条件。示例性条件可包括落在约1:1与4:1之间的Ni:(W+Sn)原子比，例如在某些实施方案中在约1:1与3:1之间，或在约1.5:1与3:1之间，或在约1.5:1与2.5:1之间，或在约2:1与2.5:1之间。类似地，在一些实施方案中，Ni:(W+Sn)原子比在约2:1与3:1之间。另一示例性条件涉及反电极材料中的W:Sn原子比。W:Sn原子比可落在约1:9与9:1之间，例如在一些实施方案中在约1:1与3:1之间，或在约1.5:1与2.5:1之间，或在约1.5:1与2:1之间。另一示例性条件涉及反电极材料中的Ni:W原子比。在某些实施方案中，反电极材料中的Ni:W原子比在约1:1与4:1之间，例如在约1.5:1与3:1之间，或在约2:1与3:1之间。反电极材料可满足这些示例性条件中的一者或多者。

在所公开的实施方案的某些方面中，使用NiWSnO反电极材料来制备电致变色材料的叠层。NiWSnO材料可满足上文或本文中别处所列的条件中的任何一种或多种。叠层可包括NiWSnO层作为阳极着色材料，以及阴极着色材料层。阴极着色材料的一个实例为氧化钨。在某些实施方案中，在NiWSnO层与阴极着色材料层之间提供离子电导率电子绝缘材料层。在其他情况下，与阴极着色材料直接物理接触沉积NiWSnO，而未在这些层之间提供单独的离子电导率电子绝缘材料。在制作电致变色装置时可使用所述叠层。

在所公开的实施方案的一个相关方面中，提供一种制作电致变色叠层的方法。所述方法可包括形成包括阴极着色电致变色材料的阴极着色层以及形成包括镍-钨-锡-氧化物(NiWSnO)的阳极着色层。NiWSnO可满足上文或本文别处所描述的条件中的任何一种或多种。所述方法可包括与阳极着色层直接物理接触沉积阴极着色材料层。在其他实施方案中，在阳极着色层与阴极着色层之间沉积离子导体层。形成阳极着色层可包括对一个或多个溅射靶进行溅射以形成NiWSnO。溅射靶可包括元素金属和/或金属的合金，此类金属包括镍、钨以及锡。还可以氧化物的形式提供所述一个或多个靶中的金属。