[发明专利]用于电致变色装置的对电极

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年11月26日提交且标题为“COUNTER ELECTRODE FOR ELECTROCHROMIC DEVICES”的美国临时申请号62/085,098和2015年7月14日提交且标题为“COUNTER ELECTRODE FOR ELECTROCHROMIC DEVICES”的美国临时申请号62/192,443的优先权权益，所述美国临时申请各自以引用的方式整体且出于所有目的并入本文。

背景

电致变色是材料在置于不同电子状态时(通常经受电压变化)在光学性质上展现出可逆的电化学调节变化的现象。光学性质通常是颜色、透射率、吸光率和反射率中的一个或多个。一种熟知的电致变色材料例如是氧化钨(WO₃)。氧化钨是阴极电致变色材料，其中因电化学还原而发生显色转变(自透明转变成蓝色)。阳极电致变色材料也是已知的，例如，氧化镍(例如NiO)。

可将电致变色材料并入例如窗户和镜子中。可通过引发电致变色材料的变化来改变此类窗户的颜色、透射率、吸光率和/或反射率。电致变色材料的一种熟知应用例如是用于建筑物的电致变色窗户。

虽然在20世纪60年代发现了电致变色性，但电致变色装置历史上遭受各种问题，所述问题阻碍所述技术实现其全部商业潜力。例如，电致变色窗户可使用氧化钨和/或氧化镍材料，但是存在很大的改进空间。可改进的某些方面包括随时间推移的材料稳定性、切换速度和光学性质，例如，色彩状态通常太蓝并且透明状态通常太黄。

发明内容

本文的实施方案涉及电致变色材料、电致变色堆叠、电致变色装置以及用于制造此类材料、堆叠和装置的方法和设备。在各种实施方案中，对电极材料包括材料(包括镍、钨、铌和氧)的新颖组合物。

在所公开的实施方案的一个方面，提供一种制造电致变色堆叠的方法，所述方法包括：形成阴极着色层，所述阴极着色层包括阴极着色电致变色材料；以及形成阳极着色层，所述阳极着色层包括镍钨铌氧化物(NiWNbO)。NiWNbO材料可具有特定组成。例如，在一些情况下，NiWNbO具有介于约1.5:1与3:1之间、或介于约1.5:1与2.5:1之间、或介于约1.8:1与2.5:1之间、或介于约2:1与2.5:1之间、或介于约2:1与3:1之间的Ni:(W+Nb)原子比。在这些或其他情况下，NiWNbO可具有介于约0.1:1与6:1之间、或介于约0.2:1与5:1之间、或介于约0.2:1与1:1之间、或介于约1:1与2:1之间的W:Nb原子比。

阳极着色层可通过溅射一种或多种溅射靶材以形成NiWNbO来形成。所述一种或多种溅射靶材中的至少一种可包括选自由以下组成的组的元素金属：镍、钨和铌。在一些情况下，所述一种或多种溅射靶材中的至少一种可包括合金，所述合金包括两种或更多种选自由以下组成的组的金属：镍、钨和铌。所述一种或多种溅射靶材中的至少一种可在一些情况下包括氧化物。在各种实施方案中，阳极着色层可以是基本上无定形的。

阴极着色层和阳极着色层可与彼此直接物理接触形成，而无需在它们之间单独沉积的离子导体层。在一些实施方式中，阳极着色层包括两个或更多个子层，所述子层具有不同的组成和/或形态。在某些实施方案中，阴极着色电致变色材料包括氧化钨(WO_x)。在一些此类情况中，x可小于3.0。在这些或其他情况中，x可以是至少约2.7。在各种实施方式中，阴极着色层可包括双层或渐变层，并且阴极着色层的一部分关于氧可以是超化学计量的。

在所公开的实施方案的另一个方面，提供一种电致变色堆叠，所述电致变色堆叠包括：阴极着色层，所述阴极着色层包括阴极着色电致变色材料；以及阳极着色层，所述阳极着色层包括镍钨铌物(NiWNbO)。

NiWNbO可在一些情况下具有特定组成。例如，NiWNbO可具有介于约1.5:1与3:1之间、或介于约1.5:1与2.5:1之间、或介于约1.8:1与2.5:1之间、或介于约2:1与2.5:1之间、或介于约2:1与3:1之间的Ni:(W+Nb)原子比。在这些或其他情况下，NiWNbO可具有介于约0.1:1与6:1之间、或介于约0.2:1与5:1之间、或介于约0.2:1与1:1之间、或介于约1:1与2:1之间的W:Nb原子比。阳极着色层可以是基本上无定形的。在一些情况下，阳极着色层可包括第一材料的无定形基质，所述无定形基质具有散布在整个无定形基质中的第二材料的晶畴。