[发明专利]一种褐色电致变色电荷存储电极及制备方法

说明书

本发明涉及电致变色薄膜技术领域，特别是涉及一种褐色电致变色电荷存储电极及制备方法。本发明通过真空气相沉积的方式，在透明基底沉积透明导电层和LiFe(WO₄)₂电致变色电荷存储层，在退火处理后使其晶化，成功制备出具有电荷存储功能的电致变色电极。LiFe(WO₄)₂薄膜作为电极电荷存储层，是一种阴极变色材料。该电极电荷量存储能力较高，不用进行预锂化处理，氧化态透过率高，具有独特的褐色和透明态间调整功能，并具备良好循环性能，驱动电压低，环境适应性强等优点。

技术领域

本发明涉及电致变色薄膜技术领域，特别是涉及一种褐色电致变色电荷存储电极及制备方法。

背景技术

电致变色是指材料的光学属性(反射率、透过率、吸收率等)在外加电场的作用下发生可逆的颜色变色的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，用电致变色材料做出的变色器件称为电致变色器件。近年来波音787客机舷窗采用电致变色玻璃进一步调动了开发热潮。随着相关技术的进一步成熟和生产成本的降低，电致变色技术会得到更广泛的市场应用。

电致变色器件由透明导电层、电致变色层、电解质层、离子存储层构成，其中电致变色层和离子存储层的材料是互补型材料，可分为有机、无机两大类，其中无机材料因具有稳定的环境耐候性和较低的材料成本而广受关注。一般作为离子存储层的材料为氧化镍(NiO_x)，五氧化二钒(V₂O₅)，氧化铱(IrO_x)，氧化钴(CoO_x)，氧化镍钨(WNiO_x)，氧化铈(CeO_x)，普鲁士蓝(PB)等，这些材料的电荷量相对较低，影响器件的着色状态的效果。也有一些电荷存储量较高的材料应用在电致变色器件中，例如：磷酸亚铁锂(LiFePO₄)，钴酸锂(LiCoO₂)，钒酸锂(LiV₂O₅)等，针对这些材料的制备方法，常见的有溶液沉积法、溶胶凝胶法和涂覆法等，但这些材料及制备方法普遍透过率较低，厚度制备不均匀、变色性能不一致、薄膜附着力较低等常见问题，会影响器件褪色状态的透过率。

发明内容

本发明的目的是围绕LiFe(WO₄)₂核心材料，提出一种电致变色电荷存储电极。成功制备出一种具有驱动电压低，透过率高，电荷容量较高，褐色着色态，自身具有锂源作为传输电荷的电荷存储电极，该制备方法为真空物理气相沉积，由此方法制备的电极薄膜具有镀膜附着力强，变色均匀一致等优势。

本发明通过以下技术方案来实现

电极的组成包括：透明基底层、透明导电层和电致变色电荷存储层三部分，自上而下依次为电致变色电荷存储层、透明导电层、透明基底层，电致变色电荷存储层由LiFe(WO₄)₂组成；电极所用透明导电层材料为氧化铟锡、氟掺杂的氧化锡、氧化锡、氧化锌、Al掺杂的ZnO、Ga掺杂的ZnO中的一种或几种薄膜复合；电极所用透明基底层材料为无机玻璃、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、或聚碳酸酯透明基材。

制备无机褐色电致变色电荷存储电极的方法是，

(1)透明基底预处理

分别利用丙酮、乙醇和纯净水依次对透明基底层进行超声清洗，氮气吹扫后置于烘箱内干燥处理，去除其表面的油污和杂质；

(2)真空物理气相沉积制备透明导电层

利用磁控溅射方式或电子束蒸发方式制备透明导电层，透明导电层的方电阻为5-30Ω/□；

(3)真空物理气相沉积电致变色电荷存储层以及后续热处理结晶