[发明专利]一种基于聚噻吩及其衍生物和离子液体电解质的电致变色器件及其应用

说明书

技术领域

本发明属于电致变色器件技术领域，具体涉及了一种基于聚噻吩及其衍生物和离子液体电解质的电致变色器件及其应用。 

背景技术

电致变色现象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稳定、可逆的化学变化的现象，在外观上表现为颜色或透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，利用这种材料制备成的具有可控变色功能的器件被称为智能或电致变色器件(electrochromic device,ECD)。 

电致变色窗在电场作用下可选择性地吸收或反射外界热辐射和阻止内部热扩散，因此可以减少办公楼和民宅四季控温所耗费的大量能源。于此同时，电致变色窗可以改善自然光照度，防窥，防眩光等作用，减少室内外遮光设施。随着该项技术的发展，电致变色窗、显示器、防眩后视镜等商品化应用逐渐被市场所瞩目，在能源危机日渐加深的今天，这项研究意义非常重大。 

然而，目前在电致变色窗领域中，存在器件对封装要求严格组装成本高；器件循环寿命不够长，电化学性能不够稳定；破碎时器件内部电解液易燃且污染环境；在高温下工作寿命明显受到影响等紧迫的技术难题。 

与传统溶剂相比，离子液体有蒸气压低、不易挥发、电导率高、较大的电位窗、稳定的化学性能和热性能、可循环利用、环保等独特性能，是开发性能优良的电致变色器件的理想电解质。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种基于聚噻吩及其衍生物和离 子液体电解质的电致变色器件及其应用。 

为了实现本发明的目的，提供以下解决方案： 

一种基于聚噻吩及其衍生物和离子液体电解质的电致变色器件，包括： 

第一电极，由透明导电ITO玻璃基板上和沉积在其上的聚噻吩及其衍生物PProDOT-Me₂组成； 

和与该第一电极相对的第二电极，由透明导电ITO(氧化铟锡导电玻璃)玻璃基板上和沉积在其上的无机金属氧化物V₂O₅组成； 

设置在所述第一电极和第二电极之间的电解质层。 

优选的，所述电解质层为离子液体。 

更优选的，所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM][PF₆])，或1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐([BMIM][OTF])。 

本发明还提供了上述电致变色器件在变色窗、显示器、防眩后视镜或遮光板等装置制作中的应用。 

本发明的有益效果如下： 

本发明中使用的电解质1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([EMIM][PF₆])，及1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐([EMIM][OTF])是离子液体。相对于常见的锂盐和碳酸酯类电解质对空气中的水分、氧气敏感的特点而言，离子液体的环境稳定性要高出很多。在本发明中组装离子液体作为电解质的器件都没有使用手套箱组装，只需在普通的室内环境下组装即可达到理想的稳定性和其他电化学性能。而且离子液体价格适中，用量节省，可以大大降低制作电致变色窗的成本。 

本发明利用新的匹配方法，将电致变色材料PProDOT-Me₂、五氧化二钒（V₂O₅）和离子液体电解质有机结合，解决了电致变色器件组装过程需要隔绝水氧的环境，大大降低了器件制造的难度和成本。组装成匹配性优越的电致变色器件，具有透过率差值高，工作寿命长，高温下工作性能稳定，制备技术可以商业推广等优点，适用于汽车，航空航天，及极端气候地区的建筑物上的应用。 

附图说明

图1为本发明的电致变色器件的结构示意图； 

图2与图3为本发明电致变色器件工作原理图； 

图4为本发明电致变色器件实物图； 

图5为本发明工作电极在1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐中的光学性能； 

图6为本发明工作电极在1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐中的光学性能； 

图7为典型电致变色器件WO₃/V₂O₅在电解质LiClO₄+PC中循环前的光学性能； 

图8为典型电致变色器件WO₃/V₂O₅在电解质LiClO₄+PC中循环1千次前后的光学性能；