KR101085268B1 - 내수성이 우수한 전기변색소자용 전극 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도전성 기재 위에 형성된 리튬 니켈 산화물 박막; 및 상기 리튬 니켈 산화물 박막 상부 전면에 형성된 발수 보호층 박막을 구비하는 전기변색소자용 전극, 그 제조방법 및 상기 전극을 구비한 전기변색소자를 제공한다.
본 발명에 의한 발수 보호층 박막을 구비한 LiNiO2 전극은 내수성이 우수하고, 향상된 전기변색 특성을 가질 수 있다.
전기변색, 리튬 니켈 산화물, 발수성, 내수성
Description
도 1은 일반적인 전극 방식의 전기변색소자의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 4 및 비교예 1에서 제조된, LiNiO2 박막 상에 SiO2, Al2O3, MoO3 및 NiO 물질을 각각 증착한 전극과, LiNiO2 박막 상에 보호층을 증착하지 않은 전극의 순환 전압전류 측정 그래프이다.
< 도면 부호의 설명 >
1, 7 : 기판, 2, 6 : 투명 전도성 전극
3 : 작업 전극, 4 : 전해질,
5 : 상대 전극
본 발명은 내수성이 우수한 전기변색소자용 전극 및 그 제조방법에 관한 것 이다.
전기 변색이란 외부에서 인가된 전기장의 전위에 따른 전기화학적 반응에 의하여 물질의 광학적 성질이 변하는 현상이다. 전기변색 물질은 전기화학적으로 물질의 전자 상태나 구조가 변화됨으로써 물질의 고유색 또는 광 투과도가 달라질 수 있다. 전기변색 물질은 유기 물질과 무기 물질로 구분된다. 유기 물질의 예로는 비올로겐, 페로센, 페노티아진 등이 있다. 무기 물질은 다시 산화성 전기변색 물질과 환원성 전기변색 물질로 구분된다. 산화성 전기변색 물질로는 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 로듐, 이리듐, 바나듐 등의 단일 금속산화물과, 안티몬이 도핑된 주석산화물, 리튬이 삽입된 니켈산화물, 세륨이 도핑된 티타늄산화물 등의 복합 금속산화물 등이 있으며, 환원성 전기변색물질로는 티타늄, 니오븀, 몰리브덴, 탄탈륨, 텡스텐 등의 산화물이 있다.
전기변색 소자는 일반적으로 도 1에서 나타낸 바와 같이, 전기변색 물질이 투명 전도성 전극 상에 박막 층으로 형성되어 있는 작업 전극(3), 상대 전극(5), 및 전해질(4)을 포함하는 구조를 가진다. 상기 작업전극(3)과 상대 전극(5)의 기판(1,7)은 주로 유리나 플라스틱 기판을 사용하고, 투명 전도성 전극(2,6)은 주로 인듐-도핑된 주석산화물(indium doped tin oxide: ITO)이나 불소-도핑된 주석산화물(fluorine doped tin oxide: FTO)을 사용한다. 대부분의 전극 방식 소자는 한쪽 전극은 산화성 전기변색 물질이, 다른 쪽 전극은 환원성 전기변색 물질이 각각 도포됨으로써, 상호 보완적인 전기변색 소자(complementary electrochromic device)를 구성한다. 전해질(4)은 액체 전해질, 젤 전해질 또는 고체 전해질을 사용한다.
이러한 무기 변색 물질의 박막을 형성하는 방법에는 스퍼터링(sputtering)법, 졸겔(sol-Gel)법, 전자빔 증착(e-beam deposition)법, 전착(electrodeposition), 펄스레이저증착법(pulsed laser deposition) 등의 여러 방법이 있는데, 이 중 스퍼터링법에 의해서 박막을 형성하여 전극을 제조하는 경우가 많다.
본 발명자들은 산화성 전기변색 물질로 리튬 니켈 산화물층을 포함하는 전극이 다양한 형태의 수분을 표면이나 구조 내에 포함할 경우 시간이 지남에 따라 전기변색 소자 내에서 전기변색 특성이 감소되는 문제점을 인식하였다.
따라서, 본 발명은 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 박막의 표면 상에 발수 보호층을 형성하여 LiNiO2 내로 수분이 침투하는 것을 억제함으로써, 우수한 전기변색 특성을 유지하는 전기변색 소자를 제공하고자 한다.
본 발명은, 도전성 기재 위에 형성된 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 박막; 및 상기 리튬 니켈 산화물 박막 상부 전면에 형성된 발수 보호층 박막을 구비하는 전기변색 소자용 전극을 제공한다.
또한, 본 발명은 a) 도전성 기재 상에 리튬 니켈 산화물 박막을 형성하는 단계; 및 b) 상기 리튬 니켈 산화물 박막 상부 전면에 발수 보호층 박막을 형성하는 단계를 포함하는 상기의 전기변색소자용 전극의 제조방법으로서, 상기 a)단계와 b) 단계는 진공, 불활성 분위기, 또는 건조 분위기 중 어느 하나의 분위기에서 연속적으로 실시되는 것이 특징인 전극의 제조방법을 제공한다.
그리고, 본 발명은, a) 제1 전극; b) 제2 전극; 및 c) 전해질을 구비하는 전기변색소자에 있어서, 상기 제1 전극 또는 제2 전극이 상기에 기재된 전극인 것이 특징인 전기변색소자를 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서 "발수"는 수분의 침투 또는 통과가 불가능한 성질을 의미하며, 본 발명에 따른 발수 보호층은 수분의 침투는 불가능하나, 리튬 이온은 통과 가능한 것이 바람직하다.
전기변색 소자에서 산화성 전극에 사용되는 전기변색 물질인 리튬 니켈 산화물(LiNiO2)은 리튬 염이 포함된 전해질 내에서 하기 반응식 1과 같은 착색-소색 반응을 한다.
전해질 내에서 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 전극에 특정 전위를 인가하면 전극상 전기변색 물질 내로 리튬이온(Li+)과 전자가 삽입되고, 이 과정 동안 갈색에서 무색으로의 변색 과정을 수반한다.
통상적인 스퍼터링법, 졸겔법 또는 펄스레이저증착 방법에 의해 제작된 리튬 니켈 산화물층을 포함하는 전극은 다양한 형태의 수분이 표면이나 그 내부에 포함될 수 있다. 이러한 수분의 양은 전기변색 물질 박막이 형성되는 방법이나 환경에 따라 달라진다. 보통 스퍼터로 진공 증착된 산화물 박막은 비활성 분위기에서 최조밀 충진된(closed packing) 구조를 가지기 때문에, 수분은 대부분 표면에만 존재하는 경우가 많으나, 박막 내부에 수분이 포함될 수 있다. 또한, 소자를 밀봉하더라도 수분의 침투를 완전히 배제할 수는 없으며, 전해질 내에 포함된 수분 등 기타 여러 가지 요인에 의해 상기 전기변색 물질 박막은 수분에 노출될 수 있다.
전기변색 소자는 전극상 전기변색 물질 내로 리튬 이온이 삽입되고 이탈되는 반복 과정을 통해 작동되는데 수분이 포함된 전극을 전기변색 소자에 적용하면, 삽입된 리튬 이온은 수분과 결합되어 가역적으로 이탈되지 못할 수 있다. 따라서, 전극으로 이동할 수 있는 전하의 수도 감소하게 되므로, 착-탈색 과정을 반복할수록 착-탈색이 제대로 일어나지 않아 전기변색 소자의 반복 동작 안정성이 저하될 수 있다.
특히, 리튬 니켈 산화물 박막이 형성된 전극이 수분 함유한 대기에 노출될 경우 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 중의 리튬이 수분과 반응하여 Li2O가 생성되고, 상기 Li2O는 다시 대기 중의 CO2와 반응하여 Li2CO3가 생성될 수 있다. 상기 생성된 Li2CO3는 전극 표면에서 리튬 이온의 이동을 방해하는 저항 막으로 작용하기 때문에 리튬 니켈 산화물의 전기변색 특성이 감소된다.
또한, 리튬 니켈 산화물(LiNiO2)은 수분과 반응하여 중간물인 수화물 형태의 NiOOH를 생성하고, 상기 NiOOH는 암염 구조의 (NiO)x(LiNiO)y 형태를 함유하는 화합물로 전환될 수 있다. 그래서, 리튬 니켈 산화물 전극의 표면에 (NiO)x(LiNiO)y 형태를 함유하는 화합물이 존재하는 경우에는 리튬 이온이 삽입되고 이탈되는 이동 공간이 감소하게 되어, 전기변색에 관여하는 전하의 양도 감소하게 되고, 소자의 전기변색 특성이 감소할 수 있다.
따라서, 본 발명의 전극은 도전성 기재 상에 리튬 니켈 산화물 박막을 형성한 후, 그 위에 발수 보호층, 바람직하게는 수분의 침투 또는 통과는 불가능하고 리튬 이온은 통과 가능한 보호층을 형성함으로써, 상기 문제점을 야기할 수 있는 리튬 니켈 산화물과 수분의 접촉을 억제할 수 있다.
또한, 상기의 발수 보호층은 수분에 의해 물리적, 화학적 성질이 변하지 않는 물질을 사용함으로써, 박막 자체의 화학적, 물리적 특성이 수분에 의해 변하지 않을 수 있어서, 전극의 수분에 대한 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.
예컨대, 리튬 니켈 산화물 박막 상에 발수성이 우수한 물질을 증착시키면, 리튬 니켈 산화물 박막 내로 수분이나 CO2는 침투하지 못하게 되나, 수분이나 CO2에 비해 리튬 이온은 크기가 작기 때문에 리튬 이온은 리튬 니켈 산화물 박막을 통과할 수 있다. 또한, 발수 보호층 박막으로서 사용되는 전기변색 물질의 경우 리튬 이온이 삽입/탈리가 가능하기 때문에 수분 등은 침투하지 못하나 리튬 이온은 침투할 수 있다.
본 발명의 발수 보호층 박막은 기공이 없는 밀한 구조의 박막인 경우도 가능 하나, 리튬 이온의 원활한 삽입/탈리를 위해서 다공성의 박막을 사용할 수도 있으며, 다공성 구조를 만드는 방법은 당업자에게 알려진 방법, 즉 성막 조건을 조절하거나 기공 형성 물질을 첨가하는 등의 방법으로 가능하다.
본 발명의 발수 보호층 박막에 의해 리튬 니켈 산화물 내로 삽입되는 리튬이온(Li+)이 수분과 결합되어 이탈되지 못함으로써 전극으로 이동되는 전하의 수가 감소되는 현상을 방지할 수 있다. 또, 상기 발수 보호층은 리튬 니켈 산화물 박막 표면에서 리튬 이온의 이동을 방해하는 저항 막으로서 작용할 수 있는 Li2CO3의 생성도 억제할 수 있다.
본 발명에서 리튬 니켈 산화물 박막 상의 발수 보호층 박막으로서 사용되는 물질은 바람직하게는 수분에 의해 물리적, 화학적 성질이 변하지 않는 물질일 수 있다. 또, 상기 발수 보호층은 전압인가와 관계없이 투명한 박막을 형성할 수 있는 물질이거나, 리튬 니켈 산화물의 착색/소색 반응시 함께 착색/소색이 일어나는 전기변색 물질로 형성될 수 있다.
상기 발수 보호층 박막 형성용 물질 중 전압인가와 관계없이 투명한 박막을 형성할 수 있는 물질의 비제한적인 예로는 SiO2, Al2O3, Si3N4 및 SiOxNy(x = 0.01 ~ 1.99, y = 0.01 ~ 1.33) 등이 있다.
상기 발수 보호층 박막 형성용 전기변색 물질의 비제한적인 예로는 WO3, MoO3, CeO2, MnO2, Nb2O5, TiO2, Ta2O5 등의 금속산화물과 같은 환원성 전기변색 물질 과, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Rh, Ir, V 등의 금속산화물 또는 Sb-doped SnO2, CeO2-TiO2, LiNiO2 등의 복합 금속산화물과 같은 산화성 전기변색 물질이 있다.
예컨대, SiO2나 Al2O3를 LiNiO2 전극의 보호층 박막으로 증착한 경우에는, 초기의 전기화학 특성이 그리 우수하지 못하나, LiNiO2 전극과 수분과의 접촉이 억제되기 때문에, 반복 사용 및 장기간 보관 후의 전기변색 특성은 더 우수하게 될 수 있다.
또한, NiO, MoO3를 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 전극의 보호층으로 증착한 경우에도 역시, LiNiO2 전극과 수분과의 접촉이 억제될 수 있다. 이때, 리튬 니켈 산화물은 산화성 변색 물질이고, NiO도 산화성 변색 물질이기 때문에, 상온 동작 내구성, 전기 변색 특성 및 전하 용량이 모두 우수하게 나타날 수 있다. 상기 MoO3는 환원성 변색 물질이기 때문에, 산화성 변색물질인 LiNiO2의 착색/소색과 반대가 되어 변색 특성에 문제가 될 수 있다. 그러나, MoO3를 보호층 박막으로 LiNiO2에 증착하더라도, 보호층 박막은 주된 변색물질 박막에 비해 얇기 때문에 변색 특성상 문제가 크지 않다.
상기 발수 보호층 박막은 두께가 5 ㎚ 내지 100 ㎚일 수 있다. 만약, 상기 보호층 박막의 두께가 5 ㎚ 미만이면, 수분의 침투를 막는 보호층 역할을 충분히 못할 수 있으며, 발수 보호층 박막의 두께가 100 ㎚를 초과하는 경우에는 주된 전 기변색 물질 층의 변색을 방해하는 등 주된 전기변색 층과 구분되지 않아 본래의 역할인 보호층 역할보다는 전기변색 특성을 방해하는 변색층 역할을 할 수가 있기 때문이다. 특히, 환원성 전기변색 물질의 경우에는 착색/소색이 주된 전기변색 물질인 리튬 니켈 산화물의 착색/소색과 반대가 되기 때문에, 발수 보호층 박막으로서 환원성 전기변색 물질을 사용하여 보호층 기능이 제대로 발휘되도록 환원성 전기변색 물질의 두께를 5 ㎚ 내지 50 ㎚ 정도로 하는 것이 바람직할 수도 있다.
본 발명에 따라 리튬 니켈 산화물 박막 상에 발수 보호층 박막이 형성된 전기변색소자용 전극은, a) 도전성 기재 상에 리튬 니켈 산화물 박막을 형성하는 단계; 및 b) 상기 리튬 니켈 산화물 박막 상부 전면에 보호층 박막을 형성하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.
상기 a)단계 및 상기 b)단계는 통상적인 스퍼터링(sputtering), 졸-겔(sol-gel)법, 전자빔 증착(e-beam evaporation), 펄스레이저증착(pulsed laser deposition), CVD(chemical vapor deposition), 스핀코팅(spin coating), 딥코팅(dip coating) 등 당업자에게 알려진 무기물 박막 형성 방법에 의해 수행될 수 있다.
특히, 상기 a)단계와 b)단계 사이에 수분이 개재(介在)되지 않도록 진공, 불활성 분위기하에서, 또는 건조 분위기하에서 a)단계와 b)단계가 연속적으로 실시되는 것이 바람직하다. 이러한 분위기에서 박막의 형성을 실시하는 경우, 리튬 니켈 산화물을 사용하는 전극이 공기 중에 노출되어 표면에서 수분과 반응할 기회를 없앨 수 있다.
상기 도전성 기재의 비제한적인 예로는 Ag, Cr 등의 금속 박막; 산화 주석, 산화 아연, 또는 상기 산화물에 미량 성분이 도프된(doped) ITO(indium tin oxide), FTO(fluorine doped tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 등의 금속 산화물 또는 이들의 혼합물로 형성된 박막 등이 있다. 상기 도전성 기재의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으나, 당 업계에 알려진 통상적인 방법, 예컨대 진공 증착법, 이온 도금(ion plating)법, 전자빔 진공 증착법, 스퍼터링(sputtering)법 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 전기변색 소자는 제1 전극, 제2 전극 및 전해질을 구비하며, 상기 제1 전극, 제2 전극 또는 양(兩) 전극 모두가 본 발명의 발수 보호층을 포함하는 전극일 수 있다.
상기 전기변색 소자는 당 업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있으며, 이의 일례를 들면 제1 전극과 제2 전극을 스페이서(spacer)가 들어있는 접착제로 전해질 주입구를 일부 남겨 두고 합착하고, 전해질을 주입한 후 봉지함으로써, 전기변색 소자가 제조될 수 있다.
상기 전해질은 당업자에게 통상적으로 알려진 전해질, 예를 들면 리튬염을 포함하는 비수계 용매 등을 사용할 수 있으며, 공융혼합물(eutectic mixture)을 전기 변색 소자의 전해질 구성 성분으로 사용할 수 있다. 일반적으로 공융혼합물은 두 가지 이상의 물질이 혼합되어 용융 온도가 낮아지는 물질을 지칭하는 것으로서, 특히 상온에서 액상인 혼합염을 말한다. 여기서 상온이란 상한이 100 ℃, 경우에 따라서는 60 ℃를 의미한다.
본 발명의 공융혼합물을 포함하는 전해질은 공융혼합물 자체의 안정도로 인해 종래 유기 용매 및 이온성 액체에 비해 더 넓은 전위창을 나타내므로, 사용 전 압 범위를 넓힐 수 있다. 또한, 기존 용매에 비해 증기압이 없어 전해질의 증발 및 고갈 문제가 없으며, 난연성을 보유하여 안전성을 향상시킬 수 있다. 게다가, 공융혼합물 자체가 매우 안정한 형태이므로, 소자 내에서의 부반응 억제를 구현할 수 있으며, 높은 전도도를 통해 성능 향상을 도모할 수 있다.
본 발명의 공융혼합물은 아미드계열 화합물과 이온화 가능한 염의 공융혼합물일 수 있으며, 바람직하게는 하기 일반식 (Ⅰ)로 표기되는 공융혼합물이 될 수 있다;
(상기 식에서,
R1은 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 1 내지 20의 알킬아민기, 알케닐기, 아릴기 또는 알릴기이고,
R2는 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 알케닐기, 아릴기 또는 알아일기이고,
A는 탄소, 산소, 수소 또는 질소이며,
X는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이금속, 준금속, 란탄족 및 악티늄족으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속 양이온 또는 유기 양이온이며,
Y는 상기 X와 염(salt)을 형성할 수 있는 음이온이며, n은 0 내지 10의 정수 임).
상기 일반식 (Ⅰ)로 표기되는 화합물에서, 양이온인 X는 테트라암모니움, 마그네슘, 나트륨, 칼륨, 리튬 또는 칼슘 등이 바람직하며, 음이온인 Y는 사이오시아네이트, 포메이트, 아세테이트, 나이트레이트, 퍼클로레이트, 설페이트, 하이드로사이드, 알콕시드, 할로겐화물, 카보네이트, 옥살레이트 또는 테트라플루오르보레이트 등이 바람직하다.
본 발명의 전기 변색 소자는 다양한 전기화학적 특성이 요구되는 다양한 영역에 적용될 수 있으며, 이의 비제한적인 예를 들면 차량용 미러, 스마트 윈도우, 선루프 디스플레이 등이 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 자세히 설명할 것이다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1] - SiO
2
보호층을 구비한 리튬 니켈 산화물(LiNiO
2
) 박막 전극의 제조
RF 스퍼터링에 의해 ITO 기판 위에 LiNiO2 박막을 증착하였다. 증착 조건은 RF 파워 1 kW, 아르곤 가스의 공급량 100 sccm, 작업 압력 10 mTorr, 타켓 LiNiO2 이었다. 증착된 LiNiO2 박막의 두께는 200 ㎚이었다. LiNiO2 박막을 형성한 후에 계속적으로 진공을 유지한 상태에서, 상기 LiNiO2 박막 상에 SiO2 타겟을 이용하여 RF 스퍼터링으로 SiO2를 증착하였다. 증착 조건은 RF 파워 1 kW, 아르곤 가스의 공급량 100 sccm, 작업 압력 10 mTorr이었다. SiO2 박막의 두께는 10 내지 20 ㎚이었 다.
[
실시예
2] -
Al
2
O
3
보호층을 구비한 리튬 니켈 산화물(
LiNiO
2
) 박막 전극의 제조
상기 실시예 1에서와 동일하게 LiNiO2 박막을 제조하였다. 그 후에, 상기 LiNiO2 박막 상에 Al 타겟을 이용하여 DC 반응성 스퍼터링으로 Al2O3를 증착하였다. 증착 조건은 DC 파워 1 kW, 아르곤/산소 가스의 공급량 40/30 sccm, 작업 압력 10 mTorr이었다. 증착된 Al2O3 박막의 두께는 10 내지 20 ㎚이었다.
[
실시예
3] -
MoO
3
보호층을 구비한 리튬 니켈 산화물(
LiNiO
2
) 박막 전극의 제조
상기 실시예 1에서와 동일하게 LiNiO2 박막을 제조하였다. 그 후에, 상기 LiNiO2 박막 상에 Mo 타겟을 이용하여 DC 반응성 스퍼터링으로 MoO3를 증착하였다. 증착 조건은 DC 파워 1 kW, 아르곤/산소 가스의 공급량 40/40 sccm, 작업 압력 10 mTorr이었다. 증착된 MoO3 박막의 두께는 10 내지 20 ㎚이었다.
[
실시예
4] -
NiO
보호층을 구비한 리튬 니켈 산화물(
LiNiO
2
) 박막 전극의 제조
상기 실시예 1에서와 동일하게 LiNiO2 상대 전극을 제조하였다. 그 후에, 상기 LiNiO2 박막 상에 NiO 타겟을 이용하여 RF 스퍼터링으로 NiO를 증착하였다. 증착 조건은 RF 파워 900 W, 아르곤 가스의 공급량 100 sccm, 작업 압력 10 mTorr 이었다. 증착된 NiO 박막의 두께는 10 내지 20 ㎚이었다.
[비교예 1] - 보호층을 구비하지 않은 리튬 니켈 산화물(LiNiO
2
) 박막 전극의 제조
별도의 보호층 박막을 형성하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 LiNiO2 전극을 제조하였다.
[실험예 1] - 전극의 전기화학 특성 평가
상기 실시예 1 내지 실시예 4 및 비교예 1에서 제조된 전극의 전기화학 특성을 평가하기 위하여, 전기화학 장치로 순환 전압 전류법을 수행하였다.
실시예 1 내지 실시예 4 및 비교예 1에서 제조된 전극을 작업 전극, 백금을 상대 전극, Ag/AgCl 또는 은선을 기준 전극으로 사용하였으며, 아세트아미드 (Acetamide) 와 LiTFSI (lithium trifluoromethanesulfonimide) 공융혼합물 전해질에서, 순환 전압 전류법으로 - 1.5 V 에서 + 2.0 V까지 100 mV/초의 속도로 50 회 이상 반복 실시하였다.
측정 결과, 실시예 1 내지 실시예 4에서 제조된 전극은 비교예 1에서 제조된 전극에 비해 반복 실시 후의 전기화학적 특성이 우수해짐을 확인하였다. 즉, 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 전극의 경우, 초기의 전기화학적 특성은 그리 우수하지 못하나, 50회 이상의 반복 실시한 후에는 전기화학적 특성이 저하되지 않고 보다 향상되고 있음을 확인하였다(도 2 및 도 3 참조). 또한, 실시예 3 및 실시예 4에서 제조된 전극의 경우, 초기의 전기화학적 특성도 우수할 뿐만 아니라, 50회 이상 반복 실시하더라도 전기화학적 특성이 저하되지 않고, 보다 향상되고 있음을 확인하였다(도 4 및 도 5 참조).
본 발명은 전기변색소자의 산화 전극으로 사용되는 LiNiO2 박막 위에 발수 보호층 박막을 형성함으로써, 종래에 비해 전극의 내수성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 반복 사용에 의해서도 전기변색 특성의 저하가 일어나지 않고, 전기변색 특성이 우수한 전기 변색 소자를 제조할 수 있다.
Claims (11)
- 도전성 기재 위에 형성된 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 박막; 및 상기 리튬 니켈 산화물 박막 상부 전면에 형성된 발수 보호층 박막을 구비하고, 상기 발수 보호층 박막은 Al2O3, Si3N4 및 SiOxNy(x = 0.01 ~ 1.99, y= 0.01 ~ 1.33) 로 이루어진 군으로부터 선택된 물질; Mn, Fe, Co, Ni, Rh 및 Ir로 이루어진 군에서 선택된 금속의 산화물; Sb-doped SnO2, CeO2-TiO2 및 LiNiO2 에서 선택된 복합 금속산화물; 또는 WO3, MoO3, CeO2 및 MnO2로 이루어진 군에서 선택된 금속산화물을 포함하는 것이 특징인 전기변색 소자용 전극.
- 제1항에 있어서, 상기 발수 보호층 박막은 수분의 침투는 불가능하고, 리튬 이온(Li+)은 통과 가능한 것이 특징인 전기변색소자용 전극.
- 제1항에 있어서, 상기 발수 보호층 박막은 수분에 의해 물리적, 화학적 성질이 변화되지 않는 것이 특징인 전기변색소자용 전극.
- 제1항에 있어서, 상기 발수 보호층 박막은 전압인가와 관계없이 투명성이 있거나, 또는 전압인가에 의해 전기변색 특성을 가지는 것이 특징인 전기변색소자용 전극.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 발수 보호층 박막의 두께는 5 ㎚ 내지 100 ㎚인 것이 특징인 전기변색소자용 전극.
- a) 도전성 기재 상에 리튬 니켈 산화물 박막을 형성하는 단계; 및 b) 상기 리튬 니켈 산화물 박막 상부 전면에 발수 보호층 박막을 형성하는 단계를 포함하는 제1항 내지 제4항 및 제8항 중 어느 한 항의 전기변색 소자용 전극의 제조방법으로서,상기 a)단계와 b)단계는 진공, 불활성 분위기, 또는 건조 분위기 중 어느 하나의 분위기에서 연속적으로 실시되는 것이 특징인 전극의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 a)단계 및 상기 b)단계의 박막은 각각 독립적으로 또는 동일하게 스퍼터링(sputtering), 졸겔(sol-Gel)법, 전자빔 증착(e-beam evaporation), 펄스레이저증착(pulsed laser deposition), CVD(chemical vapor deposition), 스핀코팅(spin coating) 및 딥코팅(dip coating)으로 이루어진 군으로부터 선택된 방법으로 형성되는 것이 특징인 전기변색소자용 전극의 제조방법.
- a) 제1 전극; b) 제2 전극; 및 c) 전해질을 구비하는 전기변색소자에 있어서, 상기 제1 전극 또는 제2 전극이 제1항 내지 제4항 및 제8항 중 어느 한 항에 기재된 전극인 것이 특징인 전기변색소자.
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