[发明专利]一种双功能电致变色储能器件及其制作方法

说明书

本发明公开了一种双功能电致变色储能器件，所述电致变色储能器件包括衬底和沉积在所述衬底上的功能层，所述功能层的膜层结构包括依次沉积在所述衬底上的导电层、中间功能层和电解质层。本发明的双功能电致变色储能器件，通过制备的自支撑Zn²⁺基聚合物电解质膜(ZPEM)，构筑了ZPEM/V₂O₅/ITO电致变色器件，实现了器件结构最为简单三层膜层的电致变色器件，具有电致变色和能量存储双功用特性。本发明还公开了一种双功能电致变色储能器件的制作方法。

技术领域

本发明涉及电致变色器件的技术领域，尤其涉及一种双功能电致变色储能器件及其制作方法。

背景技术

电致变色(electrochromic,EC)技术可以广泛应用在智能窗、汽车防眩目后视镜、信息显示、电子纸、光调制器和光闸等领域。例如，当电致变色智能窗应用于建筑时，通过材料的电致变色效应阻隔90％以上的紫外线入射，可实现夏季隔热和冬季保温的效果，有助于降低建筑用能耗，减少CO₂的排放。然而，该电致变色智能窗器件通常是不具备储能功能的，功能相对较为单一，因此，降低了电致变色智能窗的功能发挥。

一个标准的电致变色器件(electrochromic devices,ECDs)由衬底和设置在衬底上的相应功能层组成，该功能层结构通常由五层膜层结构组成，分别为透明导电层、电致变色层、离子传导层、离子存储层(也可以是与前一种电致变色层的极性相反的电致变色层)和另一透明导电层。电致变色器件的膜层结构灵活性可以为跨领域应用探索提供便利，例如与能量存储器件相结合，电致变色装置与能量收集装置集成，从而实现自供电功能。并且，一个标准的储能器件，通常由正极材料、负极材料及电解质组成；按器件的结构分为半电池和全电池储能器件。

本领域技术人员知晓的是，氢离子(H⁺)和锂离子(Li⁺)基电解质可作为储能器件的电解质，同时氢离子(H⁺)和锂离子(Li⁺)基电解质是一些比较传统的电致变色电解质，虽然这些电解质也能够作为良好的电致变色电解质材料已经得到了很好的证实，但是新型电致变色电解质的发现仍然具有挑战性。比如，H⁺具有一定的腐蚀性，Li⁺的成本较高和Na⁺的半径大，不易嵌入材料，这些都是阻碍电致变色性能提升的重要因素，随着研究的不断推进，近年来，研究者们报道了关于过渡金属氧化物材料在各种不同导电传导阳离子作用下发生电致变色。其中，多价金属离子如Zn²⁺、Al³⁺、Mg²⁺具有离子半径小，成本低且支持多电子氧化还原反应等优点。例如三价离子(Al³⁺)，半径为且元素丰度高，可作为离子在电致变色器件中实现高对比度和能量密度。Zn²⁺(半径为)不止具有多价金属离子的几个优点，而且能够与薄膜中的结构水分子发生协同效应，提升开关速度和改善受体功能材料结构稳定性。

将电致变色技术与储能技术进行结合将会成为未来一个新的研究方向，从而拓展了电致变色技术的应用范围，鉴于此，申请人提出一种双功能电致变色储能器件的发明构思，以实现电致变色技术与储能技术的有效融合。

发明内容

鉴于以上现有技术的不足之处，本发明提供了一种双功能电致变色储能器件及其制作方法，通过全新的膜层结构设计，以解决现有电致变色器件功能单一和常规Li离子能量密度受限的技术问题，在电致变色器件具有电致变色功能的基础上，实现了该器件储能功能的叠加，使其同时具备电致变色和储能的双重功能。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种双功能电致变色储能器件，所述电致变色储能器件包括衬底和沉积在所述衬底上的功能层，所述功能层的膜层结构包括依次沉积在所述衬底上的导电层、中间功能层和电解质层。

作为优选的技术方案，所述衬底选用PET基板、玻璃、石英或氧化铝中的一种。