[发明专利]一种全固态电致变色器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种全固态电致变色器件及其制备方法。该制备方法包括如下步骤：(1)在第一透明导电膜上制备电致变色层；(2)先制备离子储存层的纳米颗粒，将离子储存层的纳米颗粒分散到含有电解质的聚合物溶液中形成浆料，将浆料涂覆于电致变色层上，把涂覆了浆料的电致变色层加热固化，制备得到电解质与离子储存层的复合层；(3)将第二透明导电膜放到电解质与离子储存层的复合层上封装，得到全固态电致变色器件。本发明利用多孔电致变色层释放离子嵌入迁出的应力，提高电致变色薄膜的循环寿命，通过把含有电解质的离子储存层纳米颗粒嵌入电致变色薄膜的多孔结构中，在增加电解质接触面积的同时，缩短离子传输长度，以提高响应速度。

技术领域

本发明涉及电致变色器件技术领域，具体涉及一种全固态电致变色器件及其制备方法。

背景技术

在我国，建筑能耗占社会总能耗的30％左右，其中采暖和空调的能耗占建筑能耗的55％。在现代建筑中，玻璃占外墙的面积比例越来越大，据测算通过玻璃窗进行的热传递在冬夏季节分别占48％和71％，因此，门窗节能将对降低建筑能耗具有明显的效果。

以变色为工作原理的智能窗是近年新兴的门窗节能技术，如热色智能窗，电色智能窗，气色智能窗等。电致变色智能窗是通过在低的直流电压下，电色层薄膜在离子的嵌入和迁出时对光具有不同的吸收能力，从而实现对太阳光的调节，以达到智能隔热的目的。电致变色玻璃一般由五层结构组成，即透明导电层，电色层，电解质层，离子储存层，透明导电层。然而为了获得快速的响应时间，电解质层一般为液态电解质，液态电解质的易泄漏和可燃性一直是电色窗的隐患。

为了解决这个问题，发展全固态电解质一直是大家追求的目标。如CN110045558A和CN106444203A通过溅射一次含有锂的化合物的方法来实现电解质的固化，由于固态电解质的结构致密，其离子传输速率低和膨胀应力，导致电致变色器件的响应时间大大延长和稳定性降低，此外，由于固态电解质与电色层和离子储存层的接触面积有限，也是影响响应时间的一大弱点，亟待解决该技术问题。

发明内容

本发明提供了旨在针对现有技术存在的问题，提供一种全固态电致变色器件及其制备方法。本发明利用多孔电致变色层释放离子嵌入迁出的应力，提高电致变色薄膜的循环寿命，通过把含有电解质的离子储存层纳米颗粒嵌入电致变色薄膜的多孔结构中，在增加电解质接触面积的同时，缩短离子传输长度，以提高响应速度。

本发明提供了一种全固态电致变色器件的制备方法，包括如下步骤：

(1)在第一透明导电膜上采用物理气相沉积法制备电致变色层；

(2)用水热法、共沉淀法或热注入法制备离子储存层的纳米颗粒，将离子储存层的纳米颗粒分散到含有电解质的聚合物溶液中形成浆料，将浆料涂覆于步骤(1)得到的电致变色层上，把涂覆了浆料的电致变色层加热固化，在电致变色层上制备得到电解质与离子储存层的复合层；

(3)将第二透明导电膜放到步骤(2)得到的电解质与离子储存层的复合层上封装，得到全固态电致变色器件。

本发明通过引入真空倾斜沉积技术(物理气相沉积法)制备具有多孔纳米结构的电致变色层，该方法制备的薄膜具有孔隙率高，一般为非晶态，微纳结构可控，可膨胀空间大的优势，不仅有利于变色过程中离子的嵌入和脱出，提高电化学反应速率，从而提高变色速度改善变色效率，其疏松的结构给予离子嵌入和脱出时产生的应力以释放的空间，避免了因体积膨胀和内应力导致的薄膜脱落问题，从根本上提高了循环的稳定性。通过把电解质材料吸附于离子储存层纳米颗粒之上，增加了电解质的接触面积，有利于提高响应速度。更重要的是，把吸附有电解质的离子储存层纳米颗粒填充到电致变色多孔结构的空隙中，大大缩短了电解质与电致变色层和离子储存层的距离，进一步的提高响应速度，同时使得电致变色结构更加简化。