电致变色器件制造技术

本发明专利技术描述了一种电极，所述电极包括：透明基底，所述透明基底具有第一和第二表面；导电层，所述导电层设置在所述基底的所述第二表面上；以及电极层，所述电极层设置在所述导电层上，其中所述电极层包括掺杂质的氧化锡纳米颗粒和有机粘结剂，并且其中所述电极层是透明的。本发明专利技术还公开了制备此类电极的方法和包括此类电极的电致变色制品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电极、形成电极的方法以及包括此类电极的电致变色制品。
技术介绍
电致变色材料由于发生氧化或还原反应而经历可逆的颜色变化。采用这些材料的 器件已经应用于构造例如反射镜、显示器和窗。纳米粒子膜可用于多种电化学应用，例子包 括电致变色器件、电池和太阳能电池。考虑到器件的最终应用，通常希望电致变色器件是光 学透明的。因此，也希望获得生产光学透明的电致变色器件和制品的方法。
技术实现思路
本文公开了一种电极，该电极包括具有第一和第二表面的透明基底；设置在基 底第二表面上的导电层；以及设置在导电层上的电极层，其中电极层包含掺杂质的氧化锡 纳米粒子和有机粘结剂，并且其中电极层是透明的。本文还公开了包括反电极的电致变色制品，其中反电极包括具有第一和第二表 面的透明基底；设置在基底第二表面上的导电层；设置在导电层上的电极层，其中电极层 包含掺杂质的氧化锡纳米粒子和有机粘结剂，并且其中电极层是透明的；以及设置在反电 极上的电解质层。本文还公开了形成电极的方法，该方法包括以下步骤将电极涂料组合物涂布到 透明基底上，其中电极涂料组合物包含掺杂质的氧化锡纳米粒子、有机粘结剂和至少一种 溶剂；以及干燥涂布的电极涂料组合物，以从涂布的电极涂料组合物中移除至少一种溶剂 的至少一部分。附图说明结合附图考虑本专利技术各个实施例的以下具体实施方式可以更全面地理解本专利技术， 其中这些附图未必按比例绘制。附图中使用的相同标号指示相同部件。然而，应当理 解，使用标号指示给定附图中的部件并非意图限制在另一个附图中由相同标号进行标记的 部件。图1示出了本文所公开的示例性电极；图2示出了本文所公开的示例性电致变色制品；图3示出了本文所公开的示例性电致变色制品；图4示出了实例2中制备的电致变色制品的反射光谱；以及图5示出了实例2中制备的电致变色制品的透射光谱。 具体实施例方式除非另外指明，否则应当将说明书和权利要求中用来表述尺寸、数量和物理特性 的所有数字理解为在所有实例中由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的指示，否则上述 说明书和附加权利要求中提出的数值参数均为近似值，并且根据本领域内的技术人员利用 本文所公开的教导内容获得的所需特性而有所不同。用端点来详述的数值范围包括该范围内包含的所有数字(例如，1至5包括1、 1. 5、2、2. 75,3,3. 80,4和5)及该范围内的任意范围。除非本文另外明确指出，否则本说明书和所附权利要求书中使用的单数形式 “一”、“一个”和“该”包括复数指代物。这样，例如，提及包含“一种纳米粒子”的组合物包 括两种或更多种纳米粒子。本说明书和附加权利要求中使用的术语“或”的含义通常包括 “和/或”，除非内容明显指示其他。本文公开了形成电极的方法，该方法包括将电极涂料组合物涂布在基底上，其中 电极涂料组合物包含掺杂质的半导电粒子、有机粘结剂和至少一种溶剂；以及干燥涂料组 合物，以从涂布的电极涂料组合物中移除至少一种溶剂的至少一部分。本文所公开和使用的电极涂料组合物通常包含掺杂质的半导电粒子、有机粘结剂 和溶剂。掺杂质的半导电粒子为使用该电极涂料组合物形成的制品提供所需的电学和光学 性质。电极涂料组合物可包含一种掺杂质的半导电粒子，或不止一种掺杂质的半导电粒子。 电极涂料组合物可包含一种粒度(或平均粒度)的掺杂质的半导电粒子，或不止一种粒度 (或平均粒度)的半导电粒子。在一个实施例中，掺杂质的半导电粒子可为掺杂质的金属氧化物粒子。可用于电 极涂料组合物的掺杂质的金属氧化物粒子可包括掺杂质的金属氧化物纳米粒子。一般来 讲，纳米粒子为直径小于约1000纳米(nm)的粒子。在另一个实施例中，金属氧化物粒子 为具有一定直径的纳米粒子，该直径使得当电极层中包含金属氧化物粒子时该粒子光学透 明。在一个实施例中，金属氧化物纳米粒子的平均直径不超过约lOOnm。在一个实施例中， 金属氧化物纳米粒子的平均直径不超过约50nm。在一个实施例中，金属氧化物纳米粒子的 平均直径不超过约30nm。如本文所用，“平均直径”是指粒子的平均标称直径。在一个实施 例中，金属氧化物纳米粒子的平均直径不超过约20纳米。在另一个实施例中，金属氧化物 纳米粒子的平均直径不超过约15纳米。可用于电极涂料组合物的掺杂质的金属氧化物粒子可包括掺杂第三主族或第五 主族元素的金属氧化物粒子。在一个实施例中，掺杂质的金属氧化物粒子可掺杂例如硼 (B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)、氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)和铋(Bi)。在一个 实施例中，掺杂质的金属氧化物粒子可掺杂例如锑(Sb)、铟(In)和磷(P)。在一个实施例 中，掺杂质的金属氧化物粒子可掺杂例如磷(P)。可用于电极涂料组合物的掺杂质的金属氧化物粒子可包括任何具有或可被制成 具有半导电性质的金属氧化物。在一个实施例中，金属氧化物为第四主族氧化物。可采用 的示例性第四主族氧化物包括例如氧化硅(SiO2)、氧化锗(GeO2)和氧化锡(SnO2)。在一个 实施例中，金属氧化物为氧化锡(SnO2)。可通过商购获得或可制备用于电极涂料组合物的掺杂质的金属氧化物粒子。本 文讨论的可用于电极涂料组合物的示例性掺杂磷的氧化锡粒子可商购自Mssan Chemical America Corporation (Houston TX)。或者，可根据本领域技术人员已知的方法制备掺杂磷 的氧化锡。一种制备掺杂磷的氧化锡的示例性方法可见于美国专利申请No. 5，720，904。电极涂料组合物中的掺杂质半导电粒子的量通常处于一定水平，以提供所需的光 学和电学性质，同时在这样形成的整个层上维持电子移动性。在一个实施例中，掺杂质的半 导电粒子占电极涂料组合物总重量的约5 %至约50 %。在一个实施例中，掺杂质的半导电 粒子占电极涂料组合物总重量的约15%至约30%。在一个实施例中，掺杂质的半导电粒子 占电极涂料组合物总重量的约20%至约25%。在掺杂质的半导电粒子为掺杂磷的氧化锡 粒子的实施例中，掺杂磷的氧化锡粒子可占电极涂料组合物总重量的约22 %。本文所讨论和使用的电极涂料组合物还包含有机粘结剂。有机粘结剂通常为起粘 度调节剂作用的材料，其具有成膜性质，可为由它们或它们的某种组合形成的膜添加机械 强度。电极涂料组合物可以包含一种有机粘结剂或不止一种有机粘结剂。一般来讲，至少 一种有机粘结剂在电极涂料组合物中具有至少最小的溶解度。一般来讲，至少一种有机粘 结剂材料与其他组分相容，例如电极涂料组合物中的溶剂。另外，至少一种有机粘结剂通常 与电极涂料组合物的其他组分相容，使得形成电极涂料组合物时，形成并维持均勻的溶液。 一般来讲，还希望有机粘结剂在其可能接触的其他材料中不可溶。该情况的具体例子包括 有机粘结剂材料不可溶于电解质，在电致变色制品中，反电极可能与该电解质接触。在一个实施例中，可使用的有机粘结剂材料包括高分子量聚合物。示例性材料包 括但不限于，例如聚氧化乙烯(ΡΕ0)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸(PAA)和聚(甲基)丙烯酸 酯。在一个实施例中，有机粘结剂为烷基纤维素醚。烷基纤维素醚的例子包括但不限于甲基 纤维素或乙基纤维素，包括它们的衍生物，例如羟丙基甲基纤维素和羟基乙基纤维素。在一 个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极，所述电极包括：透明基底，所述透明基底具有第一和第二表面；导电层，所述导电层设置在所述基底的所述第二表面上；电极层，所述电极层设置在所述导电层上，其中所述电极层包含掺杂质的氧化锡纳米粒子和有机粘结剂，其中所述电极层是透明的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：布赖恩T韦伯，埃里希C沃尔特，艾琳M豪斯，拉尔夫R罗伯茨，卡奥旺，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]