KR20110003505A - 전기변색 소자용 전해질 - Google Patents

Abstract

용매, 이온가능한 물질, 및 용매화 폴리머를 혼합함으로써(210), 전기변색 소자용 전해질이 제조된다. 상기 용매는 아미드기를 가지며 특정 물질들의 기로부터 선택되는 물질을 포함한다. 상기 이온화가능한 물질은 음이온과 양이온을 포함하며, 상기 양이온은 바람직하게 알칼리 이온 중에서 선택된다. 상기 음이온은 수산화 이온, 할라이드 이온과 같은 단순한 음이온, 또는 다소 복잡한 유기 음이온으로부터 선택된다. 상기 폴리머는 두 개의 다른 성분들의 혼합물에서 용매화된다.

Description

전기변색 소자용 전해질{ELECTROLYTES FOR ELECTROCHROMIC DEVICES}

본 발명은 일반적으로 전기변색 소자용 전해질 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

전기변색 소자는 전기장의 인가에 의하여 야기되는 전기화학적 반응으로 인하여 색 변화를 나타내는 소자이다. 그 결과, 예를 들어 광투과 특성이 변화하게 된다. 전기변색 소자는 건축 창, 정보 디스플레이, 광 필터 및 변조기, 후방 거울, 선루프 및 차량 내 창, 안경류, 헬멧 바이져, 스키 고글, 위장 표면에 대한 가변적인 열방사율을 갖는 표면을 포함하는 많은 상이한 용도로 사용된다. 명(light)에서 암(dark) 또는 암에서 명으로의 변화가 매우 에너지 효율적으로 달성될 수 있다.

전형적인 전기변색 소자는 하나의 기판 상에 증착되거나 또는 두 개의 기판 사이에 결합된 구조로 배치되는 적어도 다섯 개의 중첩된 층들을 포함한다. 상기 5-층 전기변색 스택의 중심부는 이온 전도체, 전형적으로 전해질이다. 상기 이온 전도체는 전자 및 이온을 전도할 수 있는 전기변색 필름과 접촉한다. 상기 이온 전도체의 다른 면 상에, 이온 저장층으로서 작용하는 전자 및 이온 전도 상대 전극 필름이 위치한다. 상기 상대 전극 필름은 또한 전기변색 필름에 의하여 구성될 수 있다. 상기 중심의 3층 구조가 전자 전도층들 사이에 배치된다. 이와 같은 소자는 상기 스택의 두 면 상의 전자 전도층들 사이에 외부 전압 펄스를 인가함으로써 착색 또는 표백되어, 전자 및 이온을 상기 전기변색층과 상기 상대 전극층 사이로 이동시킨다.

전기변색 소자의 통상적인 요구 조건은 신뢰할 수 있고 내구적인 방식으로 색의 신속한 변화를 제공할 수 있는 능력이다. 이에 따라, 전하를 소자의 일 면에서 다른 면으로 이송시키는 전해질이 크게 요구되고 있다. 전기변색 적용을 위한 바람직한 특성들을 갖는 적합한 전해질을 발견하기 위한 많은 노력이 있어 왔다.

공개 US 특허 출원 2006/0072182 또는 이에 대응하는 공개 국제 특허 출원 WO 2006/033545에, 전기변색 목적으로 적합한 전해질이 제시되어 있다. 산성 작용기 및 염기성 작용기를 갖는 화합물과 이온화가능한 리튬 염 사이의 광범위한 혼합물이 제시되어 있다. 이러한 혼합물을 공융이며, 따라서 유체 전해질을 형성한다. 상기 전해질은 전형적으로 강성 기판을 갖는 전기변색 소자 내에 사용된다. 상기 기판은 그 사이에 전해질을 위하여 의도되는 부피를 가지고 조합되며, 상기 부피의 가장자리가 밀봉된다. 상기 기판들 사이의 부피 내에 진공을 제공함으로써, 상기 유체 공융 혼합물을 상기 부피 내로 효율적으로 흡인시켜 그 부분을 실질적으로 모두 채운다. 특정 실시예에서, 상기 전해질 부피 내로 흡인된 공융 혼합물에 모노머를 첨가하고 상기 모노머를 그 주위에 전해질이 배치되는 강성 폴리머 구조로 현장(in situ) 중합함으로써, 최종 전기변색 소자의 강성을 증가시킨다.

어떠한 적용에서는, 전기변색 소자에 대한 추가적인 요구 조건이 있다. 전기변색 소자의 복잡한 기하학적 구조가 요구될 수 있거나, 또는 전기변색 소자는 바람직하게 하나 또는 두 개의 유연성 기판을 사용한다. 이와 같은 상황에서, 전해질을 소자 내로 도입하기 위하여 진공을 사용하는 접근법은 문제로 된다. 따라서, 대안적인 제조 방법을 이용할 수 있다. 한가지 접근법은 두 개의 기판을 제조하고 이들을 그 사이에 전해질을 넣고 라미네이트하는 것이다. 그러나, 이와 같은 공정에서는, 종래 기술에 따른 공융 전해질 혼합물이 그 유체 특성으로 인하여 직접적으로 부적절하다.

본 발명의 목적은 유연성 기판을 갖는 전기변색 소자용으로 적합하고/하거나 라미네이션에 의하여 제조되는 전해질을 제공하는 것이다.

상기 목적은 첨부되는 특허 청구범위에 따른 전해질 및 방법에 의하여 달성된다. 즉, 제1 측면에 따르면, 전기변색 소자용 전해질은 용매, 이온화가능한 물질, 및 용매화된 폴리머의 혼합물을 포함한다. 상기 용매는 아미드기를 가지며 하기 구조를 갖는 물질을 포함한다:

상기 식에서, X는 탄소 원자, 질소 원자, 산소 원자, 또는 아릴 고리 상에 임의로 치환기를 갖는 아릴기이며, 단, X가 질소 원자일 때 R₂는 존재하지 않고, X가 산소 원자일 때 R₁ 및 R₂ 모두 존재하지 않고, X가 아릴기일 때 R₁, R₂ 및 R₅ 모두 존재하지 않는다. R₁ 내지 R₃는 독립적으로 수소 원자 또는 탄소계 기로부터 선택된다. R₄ 및 R₅ 또한 독립적으로 수소 원자 또는 탄소계 기로부터 선택될 수 있다. 대안적으로, R₄ 및 R₅는 함께 탄소계 기를 형성하여 상기 용매에 고리 구조를 제공한다. 상기 이온화가능한 물질은 상기 용매와 함께 용액을 형성한다.

제2 측면에 따르면, 전기변색 소자는 제1 측면에 따르는 전해질을 포함한다.

제3 측면에 따르면, 전기변색 소자용으로 적합한 전해질의 제조 방법은 제1 측면의 조성에 따르는 용매, 이온화가능한 물질 및 폴리머를 혼합하는 것을 포함한다.

제4 측면에 따르면, 전기변색 소자의 제조 방법은 제1 측면에 따르는 전해질을 제공하거나, 제3 측면에 따라 전해질을 제공하고, 두 개의 기판층들 사이에 전해질을 배치하는 단계를 포함한다.

본 발명의 이점은 더욱 광범위한 전기변색 소자에 고성능 전해질을 제공하는 것이다.

본 발명과 그 추가적인 목적 및 이점들이 첨부 도면과 함께 이하의 기재를 참조로 하여 최상으로 이해될 것이다.
도 1은 일반적인 라미네이션 공정을 예시하는 개략도이다;
도 2는 온도의 함수로서 이온 전도도의 곡선이다;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방법의 단계를 예시하는 흐름도이다;
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방법의 단계를 예시하는 흐름도이다;
도 5A는 폴리머 함량의 함수로서 점도의 곡선이다;
도 5B는 속도의 함수로서 점도 거동의 곡선이다;
도 6은 전해질을 갖는 전기변색 소자의 스위칭 특성을 예시하는 도면이다;
도 7은 폴리머 함량의 함수로서 점도의 다른 곡선이다;
도 8은 상이한 용매를 갖는 전해질의 점도의 곡선이다;
도 9는 코폴리머 함량의 함수로서 점도의 곡선이다.

본 발명에 따르면, 전기변색 소자용 전해질이 세 가지 성분의 혼합에 의하여 제공된다. 제1 성분은 용매이다. 상기 용매는 아미드, 즉, 아미드기를 갖는 물질을 포함한다. 제2 성분은 이온 전류를 전도할 수 있는 이온화가능한 물질이다.

제3 성분을 상기 혼합물 내에 첨가함으로써, 바람직한 전해질 특성들을 여전히 얻으면서 상이한 특성, 예컨대 점도를 변경할 수 있다. 그러나, 전형적으로, 상기 두 성분들의 상대적인 양이 가장 바람직한 특성에 도달하도록 조정되어야 한다. 본 발명에 따르면, 상기 두 성분들 중에 용매화되는 폴리머를 제3 성분으로서 사용한다.

이는 종래 기술, 예컨대, 모노머의 현장(in situ) 중합에 의하여 강성 폴리머 구조를 얻는 US 2006/0072182 (WO 2006/033545)의 접근과 전혀 다르다. 상기 모노머는 점도 특성에 상당한 영향을 미치지 않으며, 이는 특정 적용에서 전해질을 기판들 사이의 부피 내로 들어갈 수 있도록 하기 위한 전제 조건이었다.

전해질이 전기변색 소자의 제조 중에 예컨대 라미네이션 절차에 적합하도록 하기 위해서, 전해질은 특정 유형의 유동학적 특성을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 뉴턴 또는 비뉴턴유체 전해질의 경우, 겉보기 뉴턴 동적 점도가 매우 중요하며, 22℃ 및 4 sec^-1의 전단 속도에서 5 - 200 Pa·s 범위의 점도를 갖는 전해질이 바람직한 것으로 실험으로부터 밝혀졌다. 상한은 주로 실제 제조상의 이유에 의하여, 주로 분배 및 혼합을 고려하여 선택된다. 유체 전해질의 혼합은 더 높은 점도에서 문제로 된다. 그러나, 더 높은 점도에서도 실제 라미네이션을 수행할 수 있으며, 다른 제조 공정을 사용한다면 이와 같은 혼합을 사용할 수 있을 것이다. 하한은 라미네이션 중에 그리고 후에 균일한 두께를 제공하는 전해질을 달성하기 위하여 설정되었다. 이는 이하 추가로 논의된다. 더욱 바람직한 점도 범위는 동일한 정의로 20-40 Pa·s로, 이는 현재 최상의 절충으로 밝혀졌다. 이에 대하여 이하 실시예에서 더욱 상세히 논의한다. 또한, 전단 담화(shear-thinning) 또는 칙소성(thixotropic)을 갖는 비뉴턴 전해질 유체가 바람직한 경우, 비뉴턴 전해질 유체를 사용할 수 있는 것으로 밝혀졌다.

겔, 고체 및 고체와 같은 전해질의 경우, 점소성 또는 소성이 중요한 파라미터이며, 예를 들어, 항복 응력 및 소성 점도는 라미네이션 절차에 영향을 미치는 중요한 파라미터이다.

표 1에, 전해질 목적으로 사용할 수 있는 몇 가지 용매 및 염 혼합물들의 특성의 예가 기재된다. 예시된 점도는 예컨대 라미네이션을 위하여 직접적으로 사용하기에 너무 낮음을 쉽게 이해할 수 있다.

도 1은 전형적인 일반적 라미네이션 공정을 예시한다. 제1 기판(10) 및 제2 기판(20)이 전기변색 작동을 제공하도록 각각 적절한 전기변색층들을 포함하는 표면 커버리지(11, 21), 상대 전극층 및 전자 전도층 등을 구비하여 제공된다. 전해질(30)이 기판들 중 하나에 제공된다. 전해질(30)이 분사 장치(31) 및 분배기(32)에 의하여 제공되어 전해질층을 표면 위에 도포할 수 있다. 대안적으로, 이후의 롤 압착이 전해질을 표면 위에 분배시키도록 하는 방식으로, 전해질 라인이 기판 상으로 도포될 수 있다. 또 다른 대안적인 방법에서는, 전해질이 분무, 스크린 인쇄 또는 유사한 기법에 의하여 적용될 있다. 제2 기판을 전해질(30)과 접촉하는 표면 커버리지(21)와 접촉시킨다. 기판들(10, 20) 및 전해질(30)의 전체 스택을 소정의 상대 거리 D에 위치하는 두 개의 롤(41, 42) 사이로 이송한다. 상기 롤(41, 42)은 기판 스택을 함께 압착하여 소정의 두께의 전해질층을 구비하는 결과적인 스택(50)을 제공한다. 상기 두께는 거리 D, 롤(41, 42)의 반경, 및 기판(10, 20)의 두께에 의하여 결정된다. 과량의 전해질이 전형적으로 롤 섹션 입구 앞에서 유체로서 제공됨으로써 전체 표면에 전해질을 분배한다.

이러한 예시로부터, 쉽게 유동하는 전해질은 사용이 불가능함을 용이하게 이해할 수 있다. 이와 같이 표 1로부터 선택되는 쉽게 유동하는 전해질은 내구성의 조절가능한 두께를 갖는 전해질층을 생성하지 않을 것이다. 이는 또한 실제 라미네이션 공정 중에 운동에 대한 어떠한 저항력도 제공하지 못할 것이며, 따라서 소정의 전해질층 두께를 보증할 수 없을 것이다. 또한, 고체 전해질 또는 겔에 기초한 전해질은 대개 라미네이션 공정을 수행할 수 있을 정도의 정확성으로 기판의 표면에 걸쳐 균일하게 분배시키기 어려우므로, 일반적으로 부적절하다. 그러나, 적절한 유동학적 특성을 갖는 고체 또는 겔 전해질을 사용할 수 있다. 바람직한 유동학은 물질이 겉보기 소성 점도를 나타내는 유체와 유사하게 소성 변형되는 점도 거동에 따라 항복 응력 또는 항복점 신장을 나타내야 한다. 충분한 연신율에서 바람직한 소성 점도 범위는 이러한 유형의 물질에 대하여 예컨대 라미네이션을 위하여 사용될 수 있도록 하기 위하여 1000 Pa·s 미만이어야 한다. 상기 언급한 바와 같이, 전단 담화, 칙소성, 소성 또는 점소성 특성을 갖는 전해질이 라미네이션을 위한 최적의 선택인 것으로 밝혀졌다.

또한, 라미네이션을 사용하지 않는 다른 제조 기법을 위해서도, 본 발명에 따르는 전해질이 이로울 것이다. 제조 또는 사용 중에 전해질 부피의 밀봉을 손상시키지 않고 유지하는 것이 어려운 소자에서, 상기 전해질은 작은 구멍이나 틈을 통하여 빠져나가지 않는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 유사한 유동학적 특성을 나타내는 종래 기술의 물질들은 전형적으로 온도에 매우 의존하는 이온 전도도를 나타낸다. 실온 또는 약간 승온에서 허용가능한 이온 전도도를 나타내더라도, 이온 전도도는 더 낮은 온도에서 현저히 저하된다. 전해질 목적을 위한 적절한 이온 전도도 및 상기한 라인을 따르는 유동학적 특성의 조합은 이전에 가능한 것으로 고려되지 않았다.

따라서, 요구되는 유동학적 특성을 갖는 본 발명에 제시되는 혼합물이 더 낮은 온도에서도 상대적으로 높은 이온 전도도를 나타낸다는 발견은 매우 놀라운 것이다. 도 2에서, 본 발명의 전해질 물질 군의 전형적인 이온 전도도가 온도의 함수로서 도시되는 곡선이 예시된다. 전도도는 과연 감소하나, 다른 점성 물질로부터 알려진 바와 같이 예상되는 극적인 방식이 아니다.

전기변색 소자의 대부분의 적용을 위한 다른 요구 조건은 전해질이 사용 파장 내에서, 즉 전형적으로 300-800 nm의 가시 간격 내에서 광학적으로 빛에 대하여 투명하여야 한다는 것이다. 전해질이 너무 많은 빛을 흡수하지 않는 것이 바람직하며, 전해질 내 5% 미만의 흡수율이 전형적으로 요구된다.

본 발명에 의하면, 상기 용매는 아미드의 군으로부터 선택되는 화합물을 포함한다; 즉, 상기 용매는 아미드기를 갖는 물질을 포함하도록 선택된다. 상기 용매는 하기 구조를 가진다:

X는 탄소, 질소, 또는 산소 원자이다. X가 탄소 원자이면, 용매는 아미드이다. X가 질소 원자이면, 용매는 우레아이고 R₂는 존재하지 않으며, X가 산소 원자이면, 용매는 카바메이트이고 R₁ 및 R₂ 모두 존재하지 않는다. X는 또한 아릴 고리 상에 임의로 치환기를 갖는 아릴기일 수 있으며, 이 경우, R₁, R₂ 및 R₅가 모두 존재하지 않는다. R₁ 내지 R₅는 수소 원자 또는 탄소계 기, 전형적으로 유기기일 수 있다. R₁ 내지 R₅는 독립적으로 선택되며, 따라서 동일하거나 상이한 유형일 수 있다. 상기 탄소계 기는 임의의 길이, 예컨대 C1~C20의 것일 수 있다. R₁ 내지 R₅의 탄소계 기는 독립적으로 C1~C15의 탄소계 기, C1~C10의 탄소계 기, C1~C6의 탄소계기, 또는 C1~C4의 탄소계 기로부터 선택될 수 있다. 상기 탄소계 기는 예컨대 하기 유형 중 하나일 수 있다: 알킬기, 알킬아민기, 알케닐기, 아릴기 또는 알릴기. R₄ 및 R₅는 또한 함께 용매를 위한 고리 구조를 형성할 수 있다. 그렇다면 R₄ 및 R₅는 함께 탄소계 기, 예를 들어, 선형 또는 분지형 [CH₂]n기(n=1 내지 20)를 형성한다. 상기 용매는 또한 이와 같은 물질들의 혼합물일 수 있다. R₁ 내지 R₅ 중 적어도 하나는 폴리머일 수 있으며, 따라서 작용기로서 아미드기를 가질 수 있다.

추가적인 흥미로운 후보 물질들이 언급될 수 있다. 아미드의 경우, R₃ 및 R₄ 모두 C1~C4 중에서 선택되고 R₁이 수소이면, R₂ 및 R₅는 바람직하게 -NH₂ 또는 -OH기를 수반할 수 있는 C1~C10 중에서 선택된다. 이는 R3 = R4인 경우 특히 흥미롭다. R₃가 수소이고 R₄가 C1~C4 중에서 선택되는 경우, R₂ 및 R₅는 바람직하게 C1~C10 중에서 선택된다. X가 페닐기 또는 벤질 치환기인 경우, R₃은 바람직하게 수소이고 R₄는 H 또는 C1~C4 중에서 선택된다. X가 헤테로시클릭기, 인돌기인 경우, R₃은 바람직하게 수소이고 R₄는 C1~C4 중에서 선택된다. R₁, R₂ 및 R₃ 모두 수소인 경우, R₄ 및 R₅는 바람직하게 함께 C4~C10의 고리 구조를 형성한다.

바람직하게, 상기 용매는 아세트아미드, 벤즈아미드, 락탐, 아닐리드 및 이의 유도체 중에서 선택된다. 아세트아미드 중에서, 비제한적인 예로서, 아세트아미드, 인돌아세트아미드, 2-(아세틸티오)아세트아미드, N-아세틸에틸렌디아민, N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디메틸-3-아미노페놀, N,N-디메틸-2-페닐글리시노니트릴, N-메틸아세트아미드 및 N-(2-아미노에틸)아세트아미드가 언급될 수 있다. 벤즈아미드 중에서, 비제한적인 예로서, 벤즈아미드, 벤질아세트아미드, 벤즈아미도메탄올 및 2-(트리플루오로메틸)벤즈아미드가 언급될 수 있다.

가장 바람직하게, 상기 용매는 아세트아미드로 선택된다; 즉, R₁-R₅ 모두 수소이다. 바람직하게, 상기 용매의 양은 물질의 실제 선택에 따라 상기 전해질의 20 내지 50 중량% 사이의 범위이다.

본 발명에 의하면, 상기 이온화가능한 물질은 양이온 및 음이온을 가진다. 상기 양이온은 양이온기로부터 선택된다. 상기 기는 주기율표에서 1족 또는 2족 양이온, 및 NH₄ ⁺, NRH₃ ⁺, NR₂H₂ ⁺, NR₃H⁺ 및 NR₄ ⁺ (R은 상이한 유형의 유기기를 나타냄)와 같은 1차, 2차, 3차 또는 4차 유기 또는 무기 아민을 포함한다. 상기 유기기는 임의의 길이일 수 있으나, 전형적으로 C1~C20이고, 다음 중 하나일 수 있다: 알킬, 알킬아민, 알케닐, 아릴 또는 알릴 또는 다른 유기 분자. 바람직하게, 상기 양이온은 알칼리 양이온, 즉 주기율표에서 1족 양이온으로부터 선택되고, 가장 바람직하게 Li⁺이다.

유사하게, 상기 음이온은 많은 대안으로부터 선택될 수 있다. 가능한 음이온 군은 OH^-, F^-, Cl^-, Br^-, I^-, NO₃ ^-, N(CN)₂ ^-, BF₄ ^-, ClO₄ ^-, RSO₃ ^-, RCOO^-, R₂N^-, RCON^- PF₆ ^-, (CF₃)₂PF₄ ^-, (CF₃)₃PF₃ ^-, (CF₃)₄PF₂ ^-, (CF₃)₅PF^-, (CF₃)₆P^-, CF₃(CF₂)_nSO₃ ^- (n=0..10), CF₃CF₂(CF₃)₂CO^-, (CF₃SO₂)₂CH^-, (SF₅)₃C^-, (CF₃SO₂)₃C^-, CF₃COO^-, CH₃COO^-, SCN^-, (CF₃SO₂)₂N^-, (CF₃CF₂SO₂)₂N^-, (RCO)₂N^-, 및 비스옥솔레이트보레이트[(C₂O₄)₂B^-]와 같은 옥살산 음이온 (R은 임의의 길이일 수 있으나 전형적으로 C1~C20이고, 다음 중 하나일 수 있는 유기기를 나타낸다: 알킬, 알킬아민, 아릴 또는 알릴 또는 다른 유기 구조). 바람직하게, 상기 음이온은 이미드기를 포함하도록 선택되고, 가장 바람직하게, 비스(트리플루오로 메탄 설포닐)이미드이다.

상기 이온화가능한 물질은 따라서 가장 바람직하게 리튬 비스(트리플루오로 메탄 설포닐)이미드로 이루어진다. 바람직하게, 용매 및 이온화가능한 물질의 상대적인 양은, 음이온 대 용매의 분자비로 표현하여, 1:1 내지 6:1 사이, 바람직하게 2:1 내지 5:1 사이, 및 가장 바람직하게 3.9:1 내지 4.3:1 사이이다.

본 발명에 의하면, 상기 폴리머는 상기 혼합물 내에 가용성이어야 하며, 바람직하게 광학적으로 투명하여야 한다. 상기 폴리머는 단일 폴리머로서 또는 폴리머 블렌드로서 선택된다. 이와 같은 가능한 폴리머의 비제한적인 목록은 다음을 포함한다: 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 아민 관능성 폴리머, 아미드 및/또는 아크릴레이트 관능성 폴리머, 폴리에테르, 폴리에스테르, 및 이들의 코폴리머. 본원에서 사용가능한 아민 관능성 폴리머로서, 선형 또는 분지형 폴리에틸렌 이민(PEI)이 언급될 수 있다. 본원에서 사용가능한 폴리에테르로서, 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리프로필렌옥사이드(PPO), 및 PEO와 PPO의 코폴리머, 폴리락트산, 및 글리콜라이드 폴리머, 예컨대, 폴리(2-히드록시프로피온산)이 언급될 수 있다. 그러나, 상기 예들은 비제한적인 것임을 주목하여야 한다.

바람직한 폴리머 군은 일반식 폴리(R메타크릴레이트)(상기 식에서, R은 CH₃(CH₂)_n (n=0-10), 알킬기, 알킬아민기, 알케닐기, 아릴기 또는 알릴기일 수 있고, 상기 알릴기는 선형 시클릭, 헤테로시클릭 또는 방향족 일 수 있음)의 폴리메타크릴레이트이다. 비제한적인 예는 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(에틸메타크릴레이트), 폴리(부틸메타크릴레이트), 폴리(1-나프틸 메타크릴레이트), 폴리(2,2,2-트리플루오로에틸 메타크릴레이트), 폴리(벤질 메타크릴레이트), 폴리(부틸 메타크릴레이트-코-메틸메타크릴레이트)이다.

바람직하게, 상기 폴리머는 극성 비양자성 폴리머로 선택되며, 가장 바람직하게 폴리메틸메타크릴레이트이다. 상기 폴리머는 바람직하게 1000 g/몰 이상의 몰 중량, 더욱 바람직하게 10000 g/몰 이상의 몰 중량을 가진다. 상기 폴리머는 상기 전해질의 3-80 중량%, 바람직하게 3-30 중량%의 범위의 양으로 제공될 수 있다.

특히 유용한 본 발명에 따른 전해질의 특정 실시예에서, 상기 용매는 아세트아미드로 선택되고, 상기 이온화가능한 물질은 리튬 비스(트리플루오로 메탄 설포닐)이미드로 선택되고, 상기 폴리머는 폴리메틸메타크릴레이트로 선택된다. 가장 바람직한 전해질 특성을 위한 상대적인 양은 아세트아미드 및 리튬 비스(트리플루오로 메탄 설포닐 이미드)의 상대적인 양이 비스(트리플루오로 메탄 설포닐)이미드 대 아세트아미드의 분자 비로 표현하여 1:1 내지 6:1 사이, 바람직하게 2:1 내지 5:1, 가장 바람직하게 3.9:1 내지 4.3:1 사이의 범위이다. 상기 전해질은 바람직하게 8±2 중량% 폴리메틸메타크릴레이트를 포함한다.

상기 전해질은 상이한 방식으로 제공될 수 있다. 일반적인 전해질 제조 방법의 제1 실시예에서, 상기 세 가지 성분, 즉 용매, 이온화가능한 물질 및 폴리머가 상이한 방식으로 함께 단순 혼합된다. 도 3은 본 발명에 따른 전해질의 제조 방법의 실시예의 흐름도를 예시한다. 전기변색 소자용으로 적절한 전해질의 제조 방법은 단계 200에서 시작한다. 단계 210에서, 용매, 이온화가능한 물질 및 폴리머가 혼합된다. 상기 용매, 이온화가능한 물질 및 폴리머는 상기한 바에 따라 선택된다. 특정 실시예에서, 상기 방법은 상기 혼합물을 교반하면서 가열하는 추가적인 단계 212를 포함한다. 상기 가열은 상기 혼합물을 상기 폴리머의 유리 전이 온도 가까이 또는 그 이상으로 가열한다. PMMA에 대하여, 상기 온도는 바람직하게 약 100-150℃로 상승된다. 상기 단계 212는 상기 혼합 단계 210과 동시에 또는 적어도 부분적으로 상기 혼합 단계 210 이후에 수행될 수 있다. 상기 절차는 단계 249에서 종결된다. 대안적인 제조 실시예에서, 상기 단계 212는 후술하는 바와 같이 생략될 수 있다.

본 발명에 따른 전해질의 제조 방법의 대안적인 실시예에서, 단계 210은 두 개의 부분 단계로 나뉘어질 수 있다. 제1 부분 단계에서, 상기 용매와 상기 이온화가능한 물질을 혼합하고, 공융 용액이 형성될 때까지 교반한다. 그 다음, 상기 폴리머를 제2 부분 단계에서 상기 공융 용액에 첨가한다. 상기 혼합물을 상기 폴리머가 완전히 용해될 때까지 교반한다.

본 발명에 따른 전해질의 제조 방법의 또 다른 실시예에서, 단계 210은 다시 두 개의 부분 단계로 나뉘어진다. 제1 부분 단계에서, 상기 폴리머를 먼저, 바람직하게 교반 및 가열 하에 순수한 용매 내에 용해시킨다. 그 후, 상기 이온화가능한 물질을 또한 교반 하에 상기 용액에 첨가한다.

본 발명에 따른 전해질의 제조 방법의 또 다른 실시예에서, 단계 210은 세 가지 성분, 즉 용매, 이온화가능한 물질 및 폴리머 모두를 공-용매 내에 용해하는 제1 부분 단계를 포함한다. 상기 용액을 적절하게 혼합한 다음, 상기 공-용매를 증발시킨다.

도 4는 본 발명에 따른 전기변색 소자의 제조 방법의 실시예의 흐름도이다. 상기 방법은 단계 250에서 시작한다. 단계 260에서, 전기변색 소자의 기판이 임의의 종래 기술 원리에 따라 제공된다. 단계 262에서, 전해질이 상기한 바에 따라, 예를 들어, 도 3의 방법에 따라 제조된다. 단계 264에서, 상기 전해질이 상기 두 개의 기판층들 사이에 배치된다. 이러한 단계는 또한 상기 전해질 부피를 두 개의 강성 기판 사이, 하나의 유연성 기판과 하나의 강성 기판 사이, 또는 두 개의 유연성 기판 사이에 배치하는 공정을 포함한다. 적어도 하나의 유연성 기판을 사용하는 경우, 이와 같은 배치 단계는 바람직하게 상기 두 개의 기판층들 사이에 상기 전해질을 라미네이트하는 것을 포함한다. 상기 방법은 단계 299에서 종결된다.

일부 적용에서, 최종 전해질을 고정화하는 것이 유리하다. 최종 고정화 또는 가교결합을 사용하는 것의 이점은 전해질이 영구적으로 고정화되고 가교결합된 전해질은 현저히 향상된 기계적 안정성을 나타낸다는 점인 것으로 밝혀졌다. 라미네이트된 전기변색 소자에서, 이는 예컨대 박리를 억제할 것이다. 가교결합된 전해질의 표면 점착 또한 대개 매우 우수하다. 종래 기술에서, 이는 예를 들어 폴리머를 쉽게 유동하는 전해질에 의하여 함침시키거나 또는 모노머 및 개시제를 전해질에 첨가하고 상기 첨가제를 경화시켜 전해질이 최종 위치에 제공될 때 전해질 내에 중합을 제공함으로써 달성될 수 있다.

본원에 제시된 전해질을 사용하여 작동하는 유사한 접근 방법이 가능한 것으로 밝혀졌다. 이를 위하여, 도 4에 파선에 의하여 나타내는 전기변색 소자의 제조 방법의 대안적인 실시예를 이용할 수 있다. 이러한 실시예에서는, 추가적인 단계 263에서, 액체와 같은 전해질을 겔 또는 고체로 변형시키는 첨가제, 예를 들어 가교결합 첨가제를 전해질에 첨가한다. 이러한 첨가제는 하나 또는 몇몇 개의 화학적 화합물, 모노머 반응물, 올리고머 반응물, 반응 개시제, 안정화제, 및/또는 억제제로 이루어질 수 있다. 전해질을 기판 사이에 배치하는 단계 264, 예를 들어 라미네이션 공정 후에, 상기 전해질을 경화하는 추가적인 단계 266이 제공되며, 이는 상기 전해질 내에 가교 결합된 구조를 형성한다. 상기 경화는 상이한 방식으로 수행될 수 있다. 상기 가교 결합은 예를 들어 빛 또는 전자 빔에 의하여 열적으로 또는 방사선 개시될 수 있다. 이는 상기 전해질이 상기 반응을 온도 또는 방사선에 의하여 활성화할 수 있는 화학적 물질을 포함할 것을 필요로 한다. 상기 중합 또한 예를 들어 산소 고갈에 의하여 수행될 수 있다. 이러한 경우, 상기 경화 단계는 전형적으로 활발히 수행되지는 않으나, 특정 시간 후 자발적으로 일어날 것이다.

가교 결합 첨가제로서 적합한 몇 가지 가능한 시스템이 있다. 한 시스템은 전해질 내에 이미 존재하는 점도 상승 폴리머의 추가된 관능성을 이용하여 가교 결합 화학 기를 나타낸다. 다른 시스템은 단독으로 또는 전해질 폴리머와 함께 가교 결합 시스템을 형성하는 하나 또는 몇몇 개의 단일 또는 다관능성 모노머 또는 폴리머를 첨가한다. 또 다른 시스템은 특정 조건에서 유지된다면 스스로 물리적 가교 결합을 형성하는 전해질 폴리머를 사용한다. 일부 시스템의 경우, 개시제의 첨가가 요구되며, 일부 시스템의 경우 안정화제 또는 억제제의 첨가가 요구된다.

실시예 1 - 혼합

상기한 바와 같이, 상이한 혼합 방법을 사용할 수 있다. 마지막 방법은 혼합 절차를 시간 소모적이고 고비용이 되게 하는 몇몇 부가적인 단계, 예를 들어, 증발 단계를 도입하므로 덜 유리한 것으로 현재 생각된다.

세 가지 다른 방법들이 아세트아미드, LiTFSI 및 PMMA의 후보 전해질 조성물 상에서 시험된다. 첫 번째 시험에서, PMMA 및 아세트아미드를 먼저 혼합한 다음, LiTFSI를 첨가한다. 100-150℃의 혼합 온도를 시험하였다. 그러나, 오랜 시간에 걸친 교반 없이는 혼합 균일도를 얻기 어려운 것으로 밝혀졌다. 두 번째 시험에서, 아세트아미드 및 LiTFSI를 먼저 혼합하여 공융 용액을 형성한 다음, PMMA를 첨가하였다. 이 경우, PMMA는 표면에 머무르는 경향을 나타냈으며, 100-150℃의 온도에도 불구하고, PMMA의 용해가 어려웠다. 그러나, 매우 소량의 폴리머를 갖는 시스템이 이와 같은 절차에 의하여 유리하게 얻어질 수 있는 것으로 믿어진다. 세 번째 시험에서, 세 가지 성분 모두 처음부터 함께 혼합하였다. 적어도 특정 온도에서 우수한 혼합이 얻어졌다. 70-180℃의 혼합 온도를 사용하였다. 최저 온도에서, PMMA는 완전히 용해되지 않았다. 150℃을 초과하는 온도에서, 상기 용액은 에이징되는 경향을 나타냈다. PMMA의 유리 전이 온도는 약 120℃이며 이 온도 보다 높은 온도가 가장 바람직하였다.

실시예 2 - 조성

본 실시예에서도, 아세트아미드, LiTFSI 및 PMMA의 후보 전해질 조성물을 사용하였다. 상이한 성분 비율을 표 2에 따라 시험하였다. 4 s^-1의 전단 속도 및 22℃의 온도에서 측정된 점도를 도 5A에 PMMA 함량의 함수로서 도시하였다. 그러나, LiTFSI 및 아세트아미드의 상대적인 양은 샘플에 따라 다르다는 것을 주목하여야 한다. 표 2에 기재된 모든 샘플들이 사용 가능하며, PMMA의 경우 실제 함량 한계는 약 3-30 중량%인 것으로 결론지어졌다. 그러나, 다른 폴리머를 사용하는 시험은 실제 선택된 폴리머에 따라 3 내지 80 중량% 사이의 함량이 사용가능할 것이다. 도 5A에 제기되는 특정 시험으로부터, 광학적 투명도 및 점도 측면에서, 바람직한 PMMA 함량은 8±2 중량%인 것으로 밝혀졌다.

용매 및 염의 상대적인 양 또한 변경되었다. 상기한 바와 같이, 바람직하게, 용매 및 이온화가능한 물질의 상대적인 양은 음이온 대 용매의 분자 비로 표현하여 1:1 내지 6:1, 바람직하게 2:1 내지 5:1, 가장 바람직하게 3.9:1 내지 4.3:1의 범위이다.

폴리머의 양은 점도의 절대값을 변화시킬 뿐 아니라 상이한 비율에서 거동을 변화시킨다는 것이 추가로 주목될 수 있다. 도 5B는 표 2의 샘플 중 두 개에 대하여 22℃의 온도에서 전단 속도의 함수로서 점도를 예시한다. 여기서, 샘플 중 하나의 경우 점도가 보다 높은 속도에서 현저히 감소됨을 알 수 있다. 대수적 점도 스케일에 주목한다. 이는 전해질이 낮은 속도에서 높은 점도를 가지더라도 점도는 보다 높은 속도에서 현저히 더 낮음, 즉, 전단 담화 유체 특성을 의미한다. 실제 사용되는 라미네이션 기법에 따라 이러한 특성들을 이용할 수 있다.

또 다른 전해질 시스템을 비교함으로써 폴리머의 양의 영향을 추가적으로 예시할 수 있다. 표 3에서, 세 가지 전해질 샘플, E28, E42 및 E21의 조성이 제시되며, 이들은 다른 폴리머 양을 가지나 동일한 Li 염의 양을 가진다. 이러한 특정 실시예의 전해질은 네 가지 기본적인 성분; 이온화가능한 물질로서 LiPF₆ , 용매로서 폴리프로필렌 카보네이트(PC), 폴리머로서 PMMA, 및 또한 PEO-PPO 코폴리머를 가진다. 폴리머의 농도의 작은 차이에도 불구하고, 점도에 대한 큰 영향이 얻어졌다. 이러한 특정한 성분 선택으로, 10% PMMA가 가장 바람직한 범위 내의 점도를 갖는 전해질을 달성하기 위하여 요구되었다. 상기 결과를 또한 도 7에 예시한다.

용매의 영향을 또한 연구하였다. 표 4에 요약되는 특정 실시예에서, 용매로서 폴리프로필렌 카보네이트(PC)에 기초한 전해질 E38을 용매로서 디메틸아세트아미드(DMAC)에 기초한 전해질 E_DMAC와 비교하였다. 그 결과는 DMAC가 E38과 비교하여 더 높은 PMMA 함량에도 불구하고 더욱 유체 전해질을 제공함을 나타낸다. 가장 바람직한 점도 범위의 DMAC에 기초한 전해질을 달성하기 위하여, 훨씬 더 높은 폴리머 함량을 필요로 할 것이다. 그 결과를 또한 도 8에 예시한다.

조성의 중요성에 대한 다른 특정 실시예를 표 5에 나타낸다. 여기서, 다른 코폴리머 모노부틸-PEOPPO MW=970g/mol(MB970)을 사용하였다. 염 및 PMMA의 농도를 일정하게 유지시켰다. 상기 MB970 및 용매(PC)의 농도를 변화시켰다. 도 9의 그래프는 MB970의 농도가 증가하고 PC 농도가 감소함에 따르는 증가하는 점도의 영향을 도시한다. 샘플 E40에서 E43의 MB970 함량 증가분은 4 중량%이고, 점도는 거의 변하지 않는다. 그러나, 샘플 E43에서 E44의 MB970 증가분은 5 중량%이고 점도는 거의 7배 증가한다.

실시예 3 - 전기변색 소자에 적용

전기변색 소자에서는, 스위칭 범위 및 속도가 중요하다. 도 6은 상이한 전해질을 갖는 두 개의 전기변색 소자에 대한 550 nm 파장에서 전송 변조를 퍼센트로 예시한다. 파선은 종래 기술에 따른 전해질에 해당하고, 실선은 표 2의 샘플 G에 따른 전해질에 해당한다. 이들 결과는 본 발명에 따른 전해질의 스위칭 성능이 종래 기술의 전해질보다 훨씬 더 나음을 보인다. 예시된 실시예에서, 전송에 있어서 두가지 변화율 모두, 즉, 스위칭 속도 및 변조 범위 모두 향상되었다.

또 다른 시험 조성물을 연구하였다. 예를 들어 N(CH₂CH₂CH₃)₄TFSI, NH₄TFSI 및 HTSFI(여기서 TFSI는 음이온 비스(트리플루오로 메탄 설포닐)이미드를 나타냄)와 같은 염을 사용하는 광범위한 실험을 수행하였다. 이러한 시스템 또한 우수한 스위칭 성능 및 우수한 내구성 특성(이하 추가적으로 논의함)을 나타냈다.

실시예 4 - 내구성

내구성 또한 전기변색 소자용 전해질의 매우 중요한 특징이다. 본 발명으로부터 선택되는 전해질의 내구성을 실제 전기변색 소자를 사용하는 에이징 실험에서 전해질을 흐르게 함으로써, 그리고 순환 전압 전류법과 같은 전기분석 방법을 이용함으로써 조사하였다. 에이징 실험은 본 발명에 따른 전해질을 포함하는 전기변색 소자가 시간 및 사이클 수에 따라 광학 변조에 있어 매우 적은 손실을 나타냄을 보였다. 10,000 사이클까지 시험하였다. 이를 전해질이 1000 사이클에서 이미 상당한 열화를 나타낼 수 있는 종래 기술의 소자와 비교할 수 있다. 본 발명에 근거한 소자는 또한 증가된 온도(60℃)에서 에이징되었을 때에도 우수한 성능을 유지하는 반면, 종래의 소자는 매우 가속화된 에이징을 나타냈다. 상기 순환 전압 전류법 결과는 보다 큰 전기변색 안정성 창 및 전기변색 소자에 대부분 통상적으로 사용되는 투명 금속성 전도체 물질에 대한 향상된 부식 저항성의 관점에서 종래 기술과 비교하여 향상된 특성을 확인하였다.

실시예 5 - 가교 결합

적절한 가교 결합 첨가제를 얻기 위하여, 몇 가지 조성물을 평가하였다. 가교 결합 모노머/올리고머로서, 1100g/몰의 몰 중량을 갖는 폴리(에틸렌글리콜) 메틸에테르 메타크릴레이트와 같은 단일관능성 아크릴레이트 및 n=3 및 400인 폴리(에틸렌글리콜)n디아크릴레이트와 같은 이관능성 아크릴레이트를 사용하였다. 또한, 430g/몰의 몰 중량을 갖는 트리메틸올프로판에톡실레이트(1 EO/OH) 트리아크릴레이트와 같은 삼관능성 아크릴레이트 또한 가능하다. 개시제로서, 2,2'-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판] 디(하이드로클로라이드) /디(디하이드로설페이트)벤조일퍼옥사이드 및 이큐밀퍼옥사이드를 언급할 수 있다. 상기 개시제 농도는 전형적으로 가교 결합 첨가제 용액의 1-6 중량%이다.

상기 첨가제를 상기 전해질 내로 혼합하고 라미네이션을 위하여 연속적으로 사용하였다. 첨가제 및 전해질의 혼합 비율을 1:2 내지 1:10의 가교 결합 첨가제:전해질 사이에서 변화시켰다. 라미네이션 후, 상기 전해질을 온도 증가에 의하여 경화시켰다. 80℃ 2-3 시간, 70℃ 2-60 분 및 55℃ 5-60분과 같은 상이한 경화 조건을 시험하였다. 대부분의 경우, 적어도 부분적인 가교 결합이 얻어졌으며, 특정 전해질 조성, 첨가제 및 의도하는 적용에 대하여 정확한 조건이 채택되어야 한다.

상기 실시예들은 본 발명에 대한 몇 가지 예시적인 실시예로서 이해되어야 한다. 당업자는 본 발명의 범위로부터 이탈됨이 없이 상기 실시예에 대한 다양한 변경, 조합 및 변화를 행할 수 있음을 이해할 것이다. 특히, 상이한 실시예에서 상이한 부분 해결책들을 기술적으로 가능하다면 다른 구조에서 결합할 수 있다. 그러나, 본 발명의 범위는 첨부하는 청구항에 의하여 정의된다.

제1 기판(10) 제2 기판(20)
표면 커버리지(11, 21)
전해질(30)
분사 장치(31) 분배기(32)
롤(41, 42)
스택(50)

Claims (40)

1. 아미드기를 갖는 물질을 포함하며, 하기 구조를 갖는 용매:
   

   

   
   (상기 식에서, X는 탄소 원자, 질소 원자, 산소 원자 또는 아릴 고리 상에 임의로 치환기를 갖는 아릴기이며, 단, X가 질소 원자일 때 R₂는 존재하지 않고, X가 산소 원자일 때 R₁ 및 R₂ 모두 존재하지 않고, X가 아릴기일 때 R₁, R₂ 및 R₅ 모두 존재하지 않고;
   R₁은 수소 원자 또는 탄소계 기이고;
   R₂는 수소 원자 또는 탄소계 기이고;
   R₃는 수소 원자 또는 탄소계 기이고;
   R₄ 및 R₅는 개별적으로 수소 원자 또는 탄소계 기로부터 선택되거나, R₄ 및 R₅는 함께 탄소계 기를 형성하여 상기 용매에 고리 구조를 제공함); 및
   상기 용매와 함께 용액을 형성하는 이온화가능한 물질의 혼합물을 포함하는 전기변색 소자용 전해질로서,
   상기 혼합물 내에 폴리머가 용매화되는 것을 특징으로 하는 전해질.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 전해질은 22℃ 및 4 sec^-1의 전단 속도에서 5 - 1000 Pa·s 범위의 겉보기 뉴턴 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 전해질.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 전해질은 22℃ 및 4 sec^-1의 전단 속도에서 5 - 200 Pa·s 범위의 겉보기 뉴턴 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 전해질.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 전해질은 전단 담화 및 칙소성 중 적어도 하나인 비뉴턴유체인 것을 특징으로 하는 전해질.
5. 청구항 3에 있어서, 상기 전해질은 22℃ 및 4 sec^-1의 전단 속도에서 20 - 40 Pa·s 범위의 겉보기 뉴턴 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 전해질.
6. 청구항 2에 있어서, 상기 전해질은 소성 또는 점소성인 고체 물질인 것을 특징으로 하는 전해질.
7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용매는 락탐, 아닐리드 및 이들의 유도체의 군으로부터 선택되는 아미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질.
8. 청구항 8에 있어서, 상기 용매는 아세트아미드, 인돌아세트아미드, 2-(아세틸티오)아세트아미드, N-아세틸에틸렌디아민, N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디메틸-3-아미노페놀, N,N-디메틸-2-페닐글리시노니트릴, N-메틸아세트아미드, N-(2-아미노에틸)아세트아미드, 벤즈아미드, 벤질아세트아미드, 벤즈아미도메탄올, 및 2-(트리플루오로메틸)벤즈아미드의 군으로부터 선택되는 아미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질.
9. 청구항 7 또는 8에 있어서, 상기 전해질은 상기 용매를 20-50 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질.
10. 청구항 8 또는 9에 있어서, 상기 용매는 아세트아미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질.
11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전해질은, 상기 이온화가능한 물질의 음이온 대 용매의 분자비로 표현하여, 1:1 내지 6:1, 바람직하게 2:1 내지 5:1, 가장 바람직하게 3.9:1 내지 4.3:1 범위의 용매 및 이온화가능한 물질의 상대적인 양의 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 전해질.
12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온화가능한 물질은 OH^-, F^-, Cl^-, Br^-, I^-, NO₃ ^-, N(CN)₂ ^-, BF₄ ^-, ClO₄ ^-, RSO₃ ^-, RCOO^-, R₂N^-, RCON^- PF₆ ^-, (CF₃)₂PF₄ ^-, (CF₃)₃PF₃ ^-, (CF₃)₄PF₂ ^-, (CF₃)₅PF^-, (CF₃)₆P^-, CF₃(CF₂)_nSO₃ ^- (n=0..10), CF₃CF₂(CF₃)₂CO^-, (CF₃SO₂)₂CH^-, (SF₅)₃C^-, (CF₃SO₂)₃C^-, CF₃COO^-, CH3COO^-, SCN^-, (CF₃SO₂)₂N^-, (CF₃CF₂SO₂)₂N^-, (RCO)₂N^-, 및 옥살산 음이온 (R은 알킬, 알킬아민, 아릴 또는 알릴로부터 선택되는 C1~C20의 길이의 유기기를 나타냄)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 음이온을 가지고;
    상기 이온화가능한 물질은 주기율표의 1족 또는 2족 양이온; 및 1차, 2차, 3차 또는 4차 유기 또는 무기 아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 양이온을 갖는 것을 특징으로 하는 전해질.
13. 청구항 12에 있어서, 상기 이온화가능한 물질은 주기율표의 1족 양이온을 갖는 것을 특징으로 하는 전해질.
14. 청구항 13에 있어서, 상기 이온화가능한 물질은 리튬염인 것을 특징으로 하는 전해질.
15. 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온화가능한 물질은 이미드기를 갖는 것을 특징으로 하는 전해질.
16. 청구항 14 또는 15에 있어서, 상기 이온화가능한 물질은 리튬 비스(트리플루오로 메탄 설포닐)이미드인 것을 특징으로 하는 전해질.
17. 청구항 1 내지 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리머는 1000 g/mole 이상, 바람직하게 10,000 g/mole 이상의 몰 중량을 갖는 것을 특징으로 하는 전해질.
18. 청구항 1 내지 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전해질은 상기 폴리머를 3-80 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질.
19. 청구항 18에 있어서, 상기 전해질은 상기 폴리머를 3-30 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질.
20. 청구항 1 내지 19 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리머는 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 아민 관능성 폴리머, 아미드 관능성 폴리머, 폴리에테르, 폴리에스테르, 및 이들의 코폴리머로부터 선택되는 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질.
21. 청구항 20에 있어서, 상기 폴리머는 폴리알킬메타크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질.
22. 청구항 20에 있어서, 상기 폴리머는 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질.
23. 청구항 1 내지 22 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전해질은 300-800 nm의 파장 간격 내에서 광학적으로 빛에 대하여 투명한 것을 특징으로 하는 전해질.
24. 청구항 1 내지 23 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전해질은 300-800 nm의 파장 간격 내에서 5% 미만의 빛에 대한 흡수율을 갖는 것을 특징으로 하는 전해질.
25. 청구항 1 내지 24 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전해질은 아세트아미드, 리튬 비스(트리플루오로 메탄 설포닐)이미드 및 PMMA를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질.
26. 청구항 1 내지 25 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전해질은 액체와 같은 전해질을 겔 또는 고체로 변형시키는 첨가제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질.
27. 청구항 26에 있어서, 상기 첨가제는 모노머 또는 올리고머 반응물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질.
28. 청구항 26에 있어서, 상기 첨가제는 반응 개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질.
29. 청구항 1 내지 28 중 어느 한 항에 따르는 전해질을 포함하는 전기변색 소자.
30. 청구항 29에 있어서, 상기 전해질 부피의 마주보는 면들 상에 두 개의 기판이 위치하며, 상기 두 개의 기판 중 하나는 유연성 기판인 것을 특징으로 하는 전기변색 소자.
31. 청구항 30에 있어서, 상기 두 개의 기판은 유연성 기판인 것을 특징으로 하는 전기변색 소자.
32. 청구항 29에 있어서, 상기 전해질 부피의 마주보는 면들 상에 두 개의 기판이 위치하며, 상기 두 개의 기판 모두 강성 기판인 것을 특징으로 하는 전기변색 소자.
33. 용매, 이온가능한 물질 및 폴리머를 혼합하는 단계를 포함하는 전기변색 소자용으로 적합한 전해질의 제조 방법으로서,
    상기 용매는 아미드기를 갖는 물질을 포함하고, 하기 구조를 가지며:
    

    

    
    (상기 식에서, X는 탄소 원자, 질소 원자, 산소 원자 또는 아릴 고리 상에 임의로 치환기를 갖는 아릴기이며, 단, X가 질소 원자일 때 R₂는 존재하지 않고, X가 산소 원자일 때 R₁ 및 R₂ 모두 존재하지 않고, X가 아릴기일 때 R₁, R₂ 및 R₅ 모두 존재하지 않고;
    R₁은 수소 원자 또는 탄소계 기이고;
    R₂는 수소 원자 또는 탄소계 기이고;
    R₃는 수소 원자 또는 탄소계 기이고;
    R₄ 및 R₅는 독립적으로 수소 원자 또는 탄소계 기로부터 선택되거나, R₄ 및 R₅는 함께 탄소계 기를 형성하여 상기 용매에 고리 구조를 부여함);
    상기 이온화가능한 물질은 상기 용매와 함께 용액을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
34. 청구항 33에 있어서, 상기 혼합물을 교반하면서 상기 폴리머의 유리 전이 온도에 근접하거나 또는 그보다 높은 온도로 가열하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
35. 청구항 33 또는 34에 따른 전해질을 제공하는 단계; 및
    상기 전해질을 두 개의 기판층들 사이에 배치하는 단계를 포함하는 전기변색 소자의 제조 방법.
36. 청구항 35에 있어서, 상기 배치 단계는 상기 전해질을 상기 두 개의 기판층들 사이에 라미네이트하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
37. 청구항 35 또는 36에 있어서, 상기 두 개의 기판층들 중 하나가 유연성 기판인 것을 특징으로 하는 방법.
38. 청구항 37에 있어서, 상기 두 개의 기판층들 모두 유연성 기판인 것을 특징으로 하는 방법.
39. 청구항 35 또는 36에 있어서, 상기 두 개의 기판층들 모두 강성 기판인 것을 특징으로 하는 방법.
40. 청구항 35 내지 39 중 어느 하나에 있어서,
    상기 전해질을 상기 두 개의 기판층들 사이에 배치시키는 단계 전에, 가교 첨가제를 첨가하는 단계; 및
    상기 전해질 내 가교를 형성하기 위하여, 상기 전해질을 상기 두 개의 기판층들 사이에 배치시키는 단계 후에, 상기 전해질을 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
    

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