KR20130013991A - Gel polymer electrolyte composition and electrochromic device using the same - Google Patents

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양진석
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A gel polymer electrolyte composition is provided to easily control reaction rate and hardness, and to have excellent reaction rate by improving ion conductivity. CONSTITUTION: A gel polymer electrolyte composition comprises a polymer indicated in chemical formula 1, a trifunctional acrylic compound, an ionic liquid, a polymerization initiator, and metal salt. In the chemical formula 1: R1 is a C1-6 alkoxy group; R2 is hydrogen, a C1-6 alkyl group, or -CH2-O-C(=O)C(R3)=CH2; R3 is hydrogen or a C1-6 alkyl group; and n is an integer from 2-70. The weight average molecular weight of the polymer indicated in chemical formula 1 is 400-3,000. The weight ratio of the polymer indicated in chemical formula 1 and the trifunctional acrylic compound, an ionic liquid and a polymerization initiator is 4.5-8:1.5-4.5:0.3-2.

Description

겔 폴리머 전해질 조성물 및 이를 이용한 전기 변색 소자 {GEL POLYMER ELECTROLYTE COMPOSITION AND ELECTROCHROMIC DEVICE USING THE SAME}Gel polymer electrolyte composition and electrochromic device using same {GEL POLYMER ELECTROLYTE COMPOSITION AND ELECTROCHROMIC DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 제조 공정 및 제품의 안정성을 유지할 수 있으며, 이온 전도도가 향상되어 우수한 전기 변색 특성을 확보할 수 있는 겔 폴리머 전해질 조성물 및 이를 이용한 전기 변색 소자에 관한 것이다.
The present invention relates to a gel polymer electrolyte composition and an electrochromic device using the same, which can maintain the stability of a manufacturing process and a product, and can ensure excellent electrochromic properties by improving ion conductivity.

전기 변색 소자(Elctrochromic devices)는 전기장의 인가에 따라 전기적인 산화-환원 반응이 진행되어 전기 변색 물질의 색상이 변화하는 원리를 이용하여 광투과 특성을 변경하는 소자이다. 이는 휴대폰, 캠코더, 노트북 등의 표시 소자는 물론 자동차용 룸미러, 창호용 스마트 윈도우(smart window) 등에도 광범위하게 이용되고 있다.Elctrochromic devices are devices that change the light transmission characteristics by using the principle that the electric oxidation-reduction reaction proceeds according to the application of the electric field to change the color of the electrochromic material. This is widely used not only for display devices such as mobile phones, camcorders, notebooks, but also for automobile room mirrors and window smart windows.

일반적으로 전기 변색 소자는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 기재(11, 21) 상에 투명 도전층(12, 22)이 형성되어 전기장이 인가되는 제1 및 제2전극(10, 20)과 투명 도전층(12, 22) 상에 적층되고 인가된 전류에 의해 색상이 변하는 전기 변색 물질층(31, 32)을 포함하고, 이온 전도를 위한 전해질(50)과 이를 봉합하기 위한 봉합재(40)로 구성된다.In general, as shown in FIG. 1, the electrochromic device includes transparent conductive layers 12 and 22 formed on substrates 11 and 21 and transparent to first and second electrodes 10 and 20 to which an electric field is applied. An electrochromic material layers 31 and 32 stacked on the conductive layers 12 and 22 and changed in color by an applied current, and include an electrolyte 50 for ion conduction and an encapsulant 40 for sealing the electrolyte 50. It consists of.

전해질(50)로는 전기 변색 물질층(31, 32) 상에 적층되는 고체 전해질 또는 분산되는 액체 전해질을 들 수 있다.The electrolyte 50 may be a solid electrolyte or a liquid electrolyte dispersed on the electrochromic material layers 31 and 32.

고체 전해질은 액체 전해질과는 달리 액체의 누액과 같은 문제점이 없어 환경 친화적이고 전기 변색 소자의 안정성 면에서 우수하며 박막화 및 필름 형태의 가공이 가능하여 원하는 모든 형태로 소자의 구조 변경이 용이한 장점이 있는 반면, 양성자 또는 리튬 이온의 이온 확산반응이 느려 이온 전도도가 낮아 전기 변색 반응이 지연되고 성능이 낮아 상업화가 어려운 단점이 있다.Unlike liquid electrolytes, solid electrolytes have no problems such as liquid leakage and are environmentally friendly, have excellent stability in electrochromic devices, and can be thinned and processed in the form of films, making it easy to change the structure of the device in any desired form. On the other hand, the ion diffusion reaction of protons or lithium ions is slow, the ion conductivity is low, the electrochromic reaction is delayed, and the performance is low, making it difficult to commercialize.

액체 전해질은 유기 용매가 휘발하여 고갈되고 소자 제작 시 액체의 누액 문제가 있으며, 소색의 속도가 느리고 발색-소색을 반복하면 유기물이 쉽게 분해된다는 단점이 있다. 또한, 소자 구성물질과의 부반응 또는 중합에 의한 부피 변화로 제품의 안정성 유지가 어렵고, 박막화 및 필름 형태의 가공이 불가능하다는 단점이 있다. 이를 해결하기 위하여, 미국특허 제6,667,825호에는 이온성 액체를 포함하여 안정성과 수명을 향상시킨 액체 전해질이 개시되어 있으나, 이온성 액체를 액체 형태의 전해질로 사용하고 있어 전해질의 누액, 소자의 박막화 및 필름 형태의 가공 등에는 여전히 적용하기 어려웠다. 또한, 미국특허 제5,872,602호에는 AlCl3-EMICl(aluminum chloride-1-ethyl-3-methylimidazolium chloride) 이온성 액체를 포함하여 전해질의 고갈, 분해 문제를 해결한 전해질이 개시되어 있으나, 이 이온성 액체의 경우 소량의 수분이나 산소에 노출되면 유독한 가스를 방출하며 전해질 내에 소량 첨가되는 유기-무기 화합물과의 반응성이 매우 크고, 특히 150℃ 이상에서는 쉽게 분해된다는 단점이 있었다. 이외에도 액체 전해질은 소자 구성물질과의 부반응 또는 중합에 의한 부피 변화로 제품 안정성의 유지가 어렵고, 박막화 및 필름 형태의 가공이 불가능하다는 단점이 있다.
Liquid electrolytes are depleted due to volatilization of organic solvents, liquid leakage problems during device fabrication, and slow discoloration and repeated discoloration-discoloration. In addition, it is difficult to maintain the stability of the product due to volume change by side reactions or polymerization with the device constituent material, there is a disadvantage that the thin film and processing of the film form is impossible. To solve this problem, U.S. Patent No. 6,667,825 discloses a liquid electrolyte that includes an ionic liquid to improve stability and lifespan.However, an ionic liquid is used as an electrolyte in a liquid form. It was still difficult to apply to film-like processing and the like. In addition, US Pat. No. 5,872,602 discloses an electrolyte which solves the problem of depletion and decomposition of an electrolyte, including AlCl 3 -EMICl (aluminum chloride-1-ethyl-3-methylimidazolium chloride) ionic liquid. In case of exposure to a small amount of water or oxygen, the toxic gas is released and the reactivity with the organic-inorganic compound added in a small amount in the electrolyte is very high, in particular, there is a disadvantage that easily decomposes at 150 ℃ or more. In addition, the liquid electrolyte has a disadvantage in that it is difficult to maintain product stability due to volume change by side reaction or polymerization with the device constituent materials, and thin film and film processing are impossible.

미국특허 제6,667,825호(2003.12.23).US Patent No. 6,667,825 (Dec. 23, 2003). 미국특허 제5,872,602호(1999.02.16).US Patent No. 5,872,602 (1999.02.16).

본 발명은 중합 시 반응속도와 경화도의 조절이 용이하고 이온 전도도를 향상시킬 수 있으며 부피 변화가 적어 제조 공정 및 제품의 안정성을 유지할 수 있는 겔 폴리머 전해질을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a gel polymer electrolyte that can easily control the reaction rate and the degree of curing during the polymerization, improve the ionic conductivity and maintain the stability of the production process and products due to the small volume change.

또한, 본 발명은 상기 겔 폴리머 전해질 조성물을 포함하여 성능이 향상된 전기 변색 소자를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
Another object of the present invention is to provide an electrochromic device having improved performance, including the gel polymer electrolyte composition.

1. 하기 화학식 1로 표시되는 중합체, 3관능성 아크릴계 화합물, 이온성 액체, 중합개시제 및 금속염을 포함하는 겔 폴리머 전해질 조성물:1. A gel polymer electrolyte composition comprising a polymer, a trifunctional acrylic compound, an ionic liquid, a polymerization initiator, and a metal salt represented by Formula 1 below:

Figure pat00001
Figure pat00001

(식 중, R1은 탄소수 1-6의 알콕시기이고, R2는 수소 원자, 탄소수 1-6의 알킬기 또는

Figure pat00002
이며, R3는 수소 원자 또는 탄소수 1-6의 알킬기이고, n은 2-70인 정수임).(Wherein R 1 is an alkoxy group having 1-6 carbon atoms, R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1-6 carbon atoms or
Figure pat00002
R 3 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and n is an integer of 2-70.

2. 위 1에 있어서, 화학식 1로 표시되는 중합체는 중량평균분자량이 400 내지 3,000인 겔 폴리머 전해질 조성물.2. In the above 1, wherein the polymer represented by Formula 1 has a weight average molecular weight of 400 to 3,000 gel polymer electrolyte composition.

3. 위 1에 있어서, R1은 메톡시기인 겔 폴리머 전해질 조성물.3. In the above 1, R 1 is a methoxy group gel polymer electrolyte composition.

4. 위 1에 있어서, 3관능성 아크릴계 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 것인 겔 폴리머 전해질 조성물:4. In the above 1, wherein the trifunctional acrylic compound is a gel polymer electrolyte composition represented by the following formula (2):

Figure pat00003
Figure pat00003

(식 중, R4

Figure pat00004
이고, R5는 수소 원자, 히드록시기 또는 탄소수 1-6의 히드록시알킬기이며, R6은 탄소수 1-6의 알킬기임).(Wherein R 4 is
Figure pat00004
R 5 is a hydrogen atom, a hydroxy group or a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 6 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

5. 위 4에 있어서, 화학식 2로 표시되는 3관능성 아크릴계 화합물은 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 헥사에리트리톨트리(메타)아크릴레이트 및 헵타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 겔 폴리머 전해질 조성물.5. In the above 4, the trifunctional acrylic compound represented by the formula (2) is a group consisting of pentaerythritol tri (meth) acrylate, hexaerythritol tri (meth) acrylate and hepterythritol tri (meth) acrylate At least one gel polymer electrolyte composition selected from.

6. 위 4에 있어서, 화학식 2로 표시되는 3관능성 아크릴계 화합물은 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트인 겔 폴리머 전해질 조성물.6. In the above 4, wherein the trifunctional acrylic compound represented by the formula (2) is a pentaerythritol tri (meth) acrylate gel polymer electrolyte composition.

7. 위 1에 있어서, 화학식 1로 표시되는 중합체와 3관능성 아크릴계 화합물의 중량비는 3-6 : 4-7인 겔 폴리머 전해질 조성물.7. In the above 1, the weight ratio of the polymer represented by the formula (1) and the trifunctional acrylic compound is 3-6: 4-7 gel polymer electrolyte composition.

8. 위 1에 있어서, 화학식 1로 표시되는 중합체 및 3관능성 아크릴계 화합물과, 이온성 액체 및 중합개시제의 중량비는 4.5-8 : 1.5-4.5 : 0.3-2인 겔 폴리머 전해질 조성물.8. The gel polymer electrolyte composition according to the above 1, wherein the weight ratio of the polymer and the trifunctional acrylic compound represented by Chemical Formula 1 and the ionic liquid and the polymerization initiator is 4.5-8: 1.5-4.5: 0.3-2.

9. 위 1에 있어서, 화학식 1로 표시되는 중합체 및 3관능성 아크릴계 화합물, 이온성 액체 및 중합개시제의 중량비는 5.5-6.5 : 2.5-3.5 : 0.5-1.5인 겔 폴리머 전해질 조성물.9. The gel polymer electrolyte composition according to the above 1, wherein the weight ratio of the polymer represented by the formula (1) and the trifunctional acrylic compound, the ionic liquid and the polymerization initiator is 5.5-6.5: 2.5-3.5: 0.5-1.5.

10. 위 1에 있어서, 이온성 액체는 하나 이상의 질소 원자를 함유하는 양이온과 음이온이 이온 결합된 화합물인 겔 폴리머 전해질 조성물.10. The gel polymer electrolyte composition according to 1 above, wherein the ionic liquid is a compound in which an anion is ion-bonded with a cation containing one or more nitrogen atoms.

11. 위 1에 있어서, 이온성 액체는 암모늄, 이미다졸륨, 옥사졸륨, 피페리디늄, 피라지늄, 피라졸륨, 피리다지늄, 피리디늄, 피리미디늄, 피롤리디늄, 피롤리늄, 피롤륨, 티아졸륨 및 트리아졸륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 양이온과, F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, (CN)2N-, BF4 -, ClO4 -, RSO3 -, RCOO-(R은 탄소수 1-9의 알킬기 또는 페닐기), PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, (CF3SO3 -)2, (CF2CF2SO3 -)2, (C2F5SO2)2N-, (CF3SO3)2N-, (CF3SO2)(CF3CO)N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3COO-, C3F7COO-, CF3SO3 - 및 C4F9SO3 -로 이루어진 군으로부터 선택된 음이온의 결합으로 이루어진 것인 겔 폴리머 전해질 조성물.11. In above 1, the ionic liquid is ammonium, imidazolium, oxazolium, piperidinium, pyrazinium, pyrazolium, pyridazinium, pyridinium, pyrimidinium, pyrrolidinium, pyrrolinium, with a selected cation from the group consisting of blood rolryum, thiazolium and triazolium, F -, Cl -, Br -, I -, NO 3 -, (CN) 2 N -, BF 4 -, ClO 4 -, RSO 3 - , RCOO -, PF 6 (R is an alkyl group or a phenyl group having a carbon number of 1-9) -, (CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3) 3 PF 3 -, (CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3 ) 5 PF -, (CF 3 ) 6 P -, (CF 3 SO 3 -) 2, (CF 2 CF 2 SO 3 -) 2, (C 2 F 5 SO 2) 2 N -, (CF 3 SO 3 ) 2 N -, (CF 3 SO 2) (CF 3 CO) N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, (SF 5) 3 C -, ( CF 3 SO 2) 3 C - , CF 3 (CF 2) 7 SO 3 -, CF 3 COO -, C 3 F 7 COO -, CF 3 SO 3 - and C 4 F 9 SO 3 -, selected from the group consisting of Gel polymer electrolyte composition consisting of a combination of anions.

12. 위 1에 있어서, 금속염은 알칼리금속염인 겔 폴리머 전해질 조성물.12. The gel polymer electrolyte composition according to the above 1, wherein the metal salt is an alkali metal salt.

13. 위 1에 있어서, 금속염은 상기 금속염 중 양이온의 농도가 0.5 내지 1.5mol/L가 되도록 포함되는 겔 폴리머 전해질 조성물.13. In the above 1, wherein the metal salt is a gel polymer electrolyte composition comprising a concentration of cations in the metal salt is 0.5 to 1.5 mol / L.

14. 제1전극, 제2전극, 전기 변색 물질 및 위 1 내지 13 중 어느 한 항의 겔 폴리머 전해질 조성물의 광경화로 형성된 전해질을 포함하는 전기 변색 소자.14. An electrochromic device comprising an electrolyte formed by photocuring a first electrode, a second electrode, an electrochromic material, and the gel polymer electrolyte composition of any one of 1 to 13.

15. 위 14에 있어서, 전해질은 제1 및 제2전극 사이에서 인-시츄(in-situ) 중합된 것인 전기 변색 소자.
15. The electrochromic device of claim 14, wherein the electrolyte is in-situ polymerized between the first and second electrodes.

본 발명의 겔 폴리머 전해질 조성물은 액체 전해질 수준 이상으로 이온 전도도가 향상되어 전기 변색 소자에 적용 시 응답속도가 좋아 우수한 전기 변색 특성을 확보할 수 있다.The gel polymer electrolyte composition of the present invention has an improved ionic conductivity above the level of the liquid electrolyte to ensure excellent electrochromic properties when applied to the electrochromic device with a good response speed.

또한, 본 발명의 겔 폴리머 전해질 조성물은 중합 반응 속도가 빠르고 경화도의 조절이 용이하여 적절한 기계적 강도를 부여할 수 있고, 중합 시 부피의 수축 또는 팽창이 적어 제조 공정 및 제품의 안정성 유지가 용이하다.In addition, the gel polymer electrolyte composition of the present invention has a fast polymerization reaction rate and can easily control the degree of curing to impart an appropriate mechanical strength, and there is little shrinkage or expansion of the volume during polymerization, and thus, it is easy to maintain stability of the manufacturing process and products.

또한, 본 발명의 겔 폴리머 전해질 조성물은 전해질의 고갈 및 누액과 소자 구성물질과의 부반응 문제가 없고, 각종 기재 상에 소자를 제작할 수 있어 박막화 및 필름 형태 등으로 소자의 구조 변형이 용이하며 공정을 간편화할 수 있다.
In addition, the gel polymer electrolyte composition of the present invention has no problem of depletion of electrolytes and leakage reactions and side reactions between device components, and the device can be fabricated on various substrates. It can be simplified.

도 1은 일반적인 전기 변색 소자의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a general electrochromic device.

본 발명은 제조 공정 및 제품의 안정성을 유지할 수 있으며, 이온 전도도가 향상되어 우수한 전기 변색 특성을 확보할 수 있는 겔 폴리머 전해질 조성물 및 이를 이용한 전기 변색 소자에 관한 것이다.
The present invention relates to a gel polymer electrolyte composition and an electrochromic device using the same, which can maintain the stability of a manufacturing process and a product, and can ensure excellent electrochromic properties by improving ion conductivity.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 겔 폴리머 전해질 조성물은 화학식 1로 표시되는 중합체, 3관능성 아크릴계 화합물, 이온성 액체, 중합개시제 및 금속염을 포함하는 것을 특징으로 한다.The gel polymer electrolyte composition of the present invention is characterized by comprising a polymer represented by the formula (1), a trifunctional acrylic compound, an ionic liquid, a polymerization initiator and a metal salt.

본 발명에서는 이온성 액체 또는 이온성 액체 및 중합개시제와 광경화에 의한 중합으로 겔 폴리머 전해질을 형성할 수 있는 화합물로서, 특히 화학식 1로 표시되는 중합체와 3관능성 아크릴계 화합물을 조합하여 사용하는데 특징이 있다.In the present invention, as a compound capable of forming a gel polymer electrolyte by polymerization by photocuring with an ionic liquid or an ionic liquid and a polymerization initiator, in particular, the polymer represented by the formula (1) and the trifunctional acrylic compound are used in combination. There is this.

화학식 1로 표시되는 중합체는 한쪽 말단에 극성을 갖는 알콕시기를 함유하고 다른 한쪽 말단에 관능성 아크릴기를 함유하여 중합 시 반응 속도가 빠르고 부피의 수축 및 팽창이 적을 뿐만 아니라 경화도를 용이하게 조절할 수 있어 적절한 기계적 강도가 부여된 겔 폴리머 전해질의 형성을 가능하게 한다.The polymer represented by the formula (1) contains alkoxy groups having polarity at one end and functional acrylic groups at the other end, so that the reaction rate is high during polymerization, the volume shrinkage and expansion is small, and the degree of curing can be easily controlled. It allows the formation of gel polymer electrolytes endowed with mechanical strength.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00005
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식 중, R1은 탄소수 1-6의 알콕시기이고, 바람직하게 메톡시기이고; R2는 수소 원자, 탄소수 1-6의 알킬기 또는

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이며; R3은 수소 원자 또는 탄소수 1-6의 알킬기이다. 또한, n은 2-70인 정수이다.In formula, R <1> is a C1-C6 alkoxy group, Preferably it is a methoxy group; R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or
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; R 3 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. In addition, n is an integer of 2-70.

화학식 1로 표시되는 중합체는 중량평균분자량(Mw)이 400 내지 3,000인 것이 바람직하다. 중량평균분자량이 400 미만인 경우 고체 전해질의 백본(backbone)의 역할을 충분히 하지 못하여 누액이 발생할 수 있고, 3,000 초과인 경우 이온 전도도가 떨어지고 용해도가 저하될 수 있다.The polymer represented by the formula (1) preferably has a weight average molecular weight (Mw) of 400 to 3,000. If the weight average molecular weight is less than 400, leakage may occur due to insufficient role of the backbone of the solid electrolyte. If the weight average molecular weight is greater than 3,000, the ion conductivity may be lowered and the solubility may be lowered.

화학식 1로 표시되는 중합체는 R1이 메톡시기이고, R2

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인 화합물이 바람직하다.In the polymer represented by the formula (1), R 1 is a methoxy group, and R 2 is
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Phosphorus compounds are preferred.

3관능성 아크릴계 화합물은 위 화학식 1로 표시되는 중합체와 함께 중합개시제와 광경화 반응에 의한 중합으로 겔 폴리머 전해질을 형성할 수 있는 화합물로서, 이온 전도도를 보다 향상시킬 수 있고 중합 시 반응 속도가 빠르고 경화도를 용이하게 조절할 수 있다.The trifunctional acrylic compound is a compound capable of forming a gel polymer electrolyte by polymerization by a polymerization initiator and a photocuring reaction together with the polymer represented by Chemical Formula 1, and can further improve ionic conductivity and have a fast reaction rate during polymerization. Curing degree can be easily adjusted.

3관능성 아크릴계 화합물의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 특히 화학식 2로 표시되는 3관능성 아크릴계 화합물이 바람직하다. 화학식 2로 표시되는 3관능성 아크릴계 화합물은 한쪽 말단에 극성을 갖는 수소 원자 또는 히드록시기를 함유하고 나머지 말단에 관능성 아크릴기를 함유하여 본 발명에서 목적으로 하는 효과를 달성함에 더 유리하다.Although the kind of trifunctional acrylic compound is not specifically limited, Especially trifunctional acrylic compound represented by General formula (2) is preferable. The trifunctional acryl-based compound represented by the formula (2) is more advantageous in achieving a desired effect in the present invention by containing a hydrogen atom or a hydroxyl group having a polarity at one end and a functional acrylic group at the other end.

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00008
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식 중, R4

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이고, R5는 수소 원자, 히드록시기 또는 탄소수 1-6의 히드록시알킬기, 바람직하게 히드록시메틸기인 것이 좋다. 또한, R6은 탄소수 1-6의 알킬기이다.Wherein R 4 is
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R 5 is a hydrogen atom, a hydroxy group or a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, preferably a hydroxymethyl group. R 6 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

화학식 2로 표시되는 3관능성 아크릴계 단량체로는 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 헥사에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 헵타에리트리톨트리(메타)아크릴레이드 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이들 중에서 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트가 바람직하다. 여기서, (메타)아크릴레이트는 아크릴레이트와 메타크릴레이트 모두를 의미한다.Examples of the trifunctional acrylic monomer represented by Chemical Formula 2 include pentaerythritol tri (meth) acrylate, hexaerythritol tri (meth) acrylate, heptaerythritol tri (meth) acrylate, and the like. It can mix and use 2 or more types. Among these, pentaerythritol tri (meth) acrylate is preferable. Here, (meth) acrylate means both acrylate and methacrylate.

화학식 1로 표시되는 중합체와 3관능성 아크릴계 화합물은 겔 폴리머 전해질 조성물에 3-6 : 4-7의 중량비(고형분 기준)로 포함되는 것이 바람직하다. 이때, 화학식 1로 표시되는 중합체와 3관능성 아크릴계 화합물의 중량비는 이들의 총 중량비 10을 기준으로 한다. 중량비가 상기 범위에 해당되지 않는 경우, 예컨대 화학식 1로 표시되는 중합체의 중량비가 3 미만이거나 3관능성 아크릴계 화합물의 중량비가 7 초과인 경우 중합체의 함량이 상대적으로 적어 전압에 따른 안정성이 떨어질 수 있다. 또한, 화학식 1로 표시되는 중합체의 중량비가 7 초과이거나 3관능성 아크릴계 화합물의 중량비가 4 미만인 경우 이온 전도도가 떨어질 수 있다.The polymer represented by the formula (1) and the trifunctional acrylic compound are preferably included in the gel polymer electrolyte composition in a weight ratio of 3-6: 4-7 (based on solids). At this time, the weight ratio of the polymer represented by the formula (1) and the trifunctional acrylic compound is based on their total weight ratio 10. When the weight ratio does not fall within the above range, for example, when the weight ratio of the polymer represented by Formula 1 is less than 3 or the weight ratio of the trifunctional acrylic compound is greater than 7, the content of the polymer may be relatively low, resulting in poor stability with voltage. . In addition, when the weight ratio of the polymer represented by Formula 1 is greater than 7 or the weight ratio of the trifunctional acrylic compound is less than 4, ionic conductivity may decrease.

위 화학식 1로 표시되는 중합체 및 3관능성 아크릴계 화합물과 함께 광경화에 의해 겔 폴리머 전해질을 형성할 수 있는 화합물로서 비닐계 화합물을 소량 혼합하여 사용할 수 있다.A small amount of a vinyl compound may be used as a compound capable of forming a gel polymer electrolyte by photocuring together with the polymer represented by Formula 1 and a trifunctional acrylic compound.

비닐계 화합물의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 (메타)아크릴로니트릴, 메틸(메타)아크릴레이트, 비닐에스테르 화합물, 염화비닐, 염화비닐리덴, 아크릴아미드, 테트라플루오로에틸렌, 비닐아세테이트, 메틸비닐케톤, 에틸렌, 스티렌, 메틸스티렌, p-메톡시스티렌, p-시아노스티렌 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 비닐계 화합물은 중합개시제에 의한 황변 현상이 일어나지 않는 범위에서 소량 사용할 수 있다.The type of vinyl compound is not particularly limited, and examples thereof include (meth) acrylonitrile, methyl (meth) acrylate, vinyl ester compound, vinyl chloride, vinylidene chloride, acrylamide, tetrafluoroethylene, vinyl acetate, and methyl vinyl. Ketone, ethylene, styrene, methyl styrene, p-methoxy styrene, p-cyano styrene, and the like. These may be used alone or in combination of two or more thereof. The vinyl compound may be used in a small amount in a range in which yellowing does not occur by a polymerization initiator.

이온성 액체는 양이온과 음이온의 이온 결합에 의해 이루어진 이온성 화합물로서, 100℃ 이하의 온도에서 액체로 존재하는 특성을 갖는 이온성 염이다. 특히, 본 발명에서 이온성 액체는 적어도 하나의 질소 원자를 포함하는 것이 바람직하다. 질소 원자가 생성한 자유 라디칼에 의해 겔 폴리머 전해질 형성을 위한 중합 반응의 속도를 촉진시켜 수축 및 팽창을 억제하고 적절한 기계적 강도를 부여할 수 있다.Ionic liquids are ionic compounds formed by ionic bonds of cations and anions, and are ionic salts that have the property of being present as a liquid at temperatures of up to 100 ° C. In particular, the ionic liquid in the present invention preferably contains at least one nitrogen atom. The free radicals generated by the nitrogen atoms can promote the rate of polymerization reaction for the formation of the gel polymer electrolyte to suppress shrinkage and expansion and impart appropriate mechanical strength.

이온성 액체는 비휘발성, 비인화성, 높은 열안정성과 이온 전도도를 가지며 극성이 커서 무기 및 유기 금속을 잘 용해시키고 광범위한 온도에서 액체 상태를 유지하는 독특한 특성을 가지고 있어, 유기 용매를 대체할 수 있는 차세대 환경친화성 용매로서 연구되고 있는 물질이다.Ionic liquids are non-volatile, non-flammable, have high thermal stability and ionic conductivity, and because of their high polarity, they have a unique property of dissolving inorganic and organic metals well and maintaining a liquid state over a wide range of temperatures. It is a material that is being studied as a next-generation environmentally friendly solvent.

이온성 액체를 구성하는 양이온으로는 각각 화학식 3의 (a) 내지 (n)으로 표시되는 암모늄(ammonium), 이미다졸륨(imidazolium), 옥사졸륨(oxazolium), 피페리디늄(piperidinium), 피라지늄(pyrazinium), 피라졸륨(pyrazolium), 피리다지늄(pyridazinium), 피리디늄(pyridinium), 피리미디늄(pyrimidinium), 피롤리디늄(pyrrolidinium), 피롤리늄(pyrrolinium), 피롤륨(pyrrolium), 티아졸륨(thiazolium), 트리아졸륨(triazolium) 등을 들 수 있다.As cations constituting the ionic liquid, ammonium, imidazolium, oxazolium, piperidinium, and pyrazi represented by the formulas (a) to (n), respectively, Pyrazinium, pyrazolium, pyridazinium, pyridinium, pyrimidinium, pyrrolidinium, pyrrolidinium, pyrrolinium, pyrrolium , Thiazolium, triazolium, and the like.

[화학식 3](3)

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(식 중, R7 내지 R12는 각각 독립적으로 탄소수 1-9의 알킬기 또는 페닐기임).(Wherein, R 7 to R 12 are each independently an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms or a phenyl group).

이온성 액체를 구성하는 음이온으로는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, (CN)2N-, BF4 -, ClO4 -, RSO3 -(여기서, R은 탄소수 1-9의 알킬기 또는 페닐기), RCOO-(여기서, R은 탄소수 1-9의 알킬기 또는 페닐기), PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, (CF3SO3 -)2, (CF2CF2SO3 -)2, (C2F5SO2)2N-, (CF3SO3)2N-, (CF3SO2)(CF3CO)N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3COO-, C3F7COO-, CF3SO3 -, C4F9SO3 - 등을 들 수 있다.As an anion constituting the ionic liquid is F -, Cl -, Br - , I -, NO 3 -, (CN) 2 N -, BF 4 -, ClO 4 -, RSO 3 - ( wherein, R is C 1 -9 alkyl or phenyl), RCOO - (wherein, R is an alkyl group or a phenyl group having a carbon number of 1-9), PF 6 -, ( CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3) 3 PF 3 -, (CF 3 ) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF -, (CF 3) 6 P -, (CF 3 SO 3 -) 2, (CF 2 CF 2 SO 3 -) 2, (C 2 F 5 SO 2) 2 N -, (CF 3 SO 3) 2 N -, (CF 3 SO 2) (CF 3 CO) N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, (SF 5) 3 C -, (CF 3 SO 2) 3 C -, CF 3 (CF 2) 7 SO 3 -, CF 3 COO -, C 3 F 7 COO -, CF 3 SO 3 -, C 4 F 9 SO 3 - and the like.

중합개시제는 겔 폴리머 전해질 조성물의 경화 반응 효율을 향상시키기 위한 것으로서, 광 조사에 의해 활성 라디칼을 발생시키는 광 라디칼 발생제와 산을 발생시키는 산 발생제를 들 수 있으며, 이들 중 일부는 광과 산을 동시에 발생시키는 화합물이다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The polymerization initiator is for improving the curing reaction efficiency of the gel polymer electrolyte composition, and includes a photo-radical generator which generates an active radical by light irradiation and an acid generator which generates an acid, At the same time. These can be used individually or in mixture of 2 or more types.

광 라디칼 발생제로는 아세토페논계, 벤조인계, 벤조페논계, 티오크산톤계, 트리아진계 화합물 등을 들 수 있다.Examples of the photo radical generator include acetophenone, benzoin, benzophenone, thioxanthone and triazine compounds.

아세토페논계 화합물로는 디에톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-[2-(2-히드록시에톡시)페닐]프로판-1-온 및 이의 올리고머, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온 등을 들 수 있다.Acetophenone compounds include diethoxy acetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 2-hydroxy-2-methyl-1- [2- (2-hydroxyethoxy ) Phenyl] propan-1-one and oligomers thereof, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, 2-methyl-2-morpholino-1- (4-methylthiophenyl) propan-1-one, 2-benzyl- 2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) butan-1-one etc. are mentioned.

벤조인계 화합물로는 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다.Examples of the benzoin compound include benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, and benzoin isobutyl ether.

벤조페논계 화합물로는 벤조페논, 메틸 o-벤조일벤조에이트, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐설파이드, 3,3',4,4'-테트라(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등을 들 수 있다.Examples of the benzophenone compounds include benzophenone, methyl o-benzoylbenzoate, 4-phenylbenzophenone, 4-benzoyl-4'-methyldiphenylsulfide, 3,3 ', 4,4'-tetra (t-butylper Oxycarbonyl) benzophenone, 2,4,6-trimethylbenzophenone, etc. are mentioned.

티오크산톤계 화합물로는 2-이소프로필티오크산톤, 4-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등을 들 수 있다.Examples of the thioxanthone compound include 2-isopropylthioxanthone, 4-isopropylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2,4-dichlorothioxanthone, 1- City Oak Mountain, and the like.

트리아진계 화합물로는 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시나프틸)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-피페로닐-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(5-메틸푸란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(푸란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(4-디에틸아미노-2-메틸페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(3,4-디메톡시페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다.Examples of the triazine compound include 2,4-bis (trichloromethyl) -6- (4-methoxyphenyl) -1,3,5-triazine, 2,4-bis (trichloromethyl) -6- (Methoxynaphthyl) -1,3,5-triazine, 2,4-bis (trichloromethyl) -6-piperonyl-1,3,5-triazine, 2,4- Methyl) -6- (4-methoxystyryl) -1,3,5-triazine, 2,4-bis (trichloromethyl) -6- [2- 2- (furan-2-yl) ethenyl] -1,3,5-triazine, 2,4,6-trichloromethyl- Bis (trichloromethyl) -6- [2- (4-diethylamino-2-methylphenyl) ethenyl] -1,3,5-triazine, 2,4- - [2- (3,4-dimethoxyphenyl) ethenyl] -1,3,5-triazine.

또한, 광 라디칼 발생제로는 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸, 10-부틸-2-클로로아크리돈, 2-에틸안트라퀴논, 9,10-페난트렌퀴논, 캄포퀴논, 메틸페닐글리옥실레이트, 벤질디메틸케탈, 티타노센 화합물 등을 사용할 수도 있다.In addition, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, 2,2'-bis (o-chlorophenyl) -4,4 ', 5,5'-tetraphenyl-1,2 as an optical radical generating agent '-Biimidazole, 10-butyl-2-chloroacridone, 2-ethylanthraquinone, 9,10-phenanthrenequinone, camphorquinone, methylphenylglyoxylate, benzyldimethyl ketal, titanocene compound and the like may also be used. have.

산 발생제로는 4-히드록시페닐디메틸설포늄 p-톨루엔설포네이트, 4-히드록시페닐디메틸설포늄헥사플루오로안티모네이트, 4-아세톡시페닐디메틸설포늄 p-톨루엔설포네이트, 4-아세톡시페닐메틸벤질설포늄헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐설포늄 p-톨루엔설포네이트, 트리페닐설포늄헥사플루오로안티모네이이트, 디페닐요오도늄 p-톨루엔설포네이트, 디페닐요오도늄헥사플루오로안티모네이트 등의 오늄염; 니트로벤질토실레이트, 벤조인토실레이트 등을 들 수 있다.Examples of the acid generator include 4-hydroxyphenyldimethylsulfonium p-toluenesulfonate, 4-hydroxyphenyldimethylsulfonium hexafluoroantimonate, 4-acetoxyphenyldimethylsulfonium p-toluenesulfonate, 4-acetic acid Triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium p-toluenesulfonate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, diphenyliodonium p-toluenesulfonate, diphenyliodonium Onium salts such as hexafluoroantimonate; Nitrobenzyl tosylate, benzoin tosylate, and the like.

또한, 중합개시제로는 시판되고 있는 제품으로 오푸토마(아사히 전화공업사), Irgacure, OXE-01(시바사), 씨에이드 SI-60L, UVI-6990(유니온 칼바이드사), BBI-1C3, MPI-103, TPS-103, DTS-103, NAT-103, NDS-103(미도리 화학사) 등을 사용할 수도 있다.In addition, as polymerization initiators, commercially available products such as Optoma (Asahi telephone company), Irgacure, OXE-01 (Shiba Corporation), Seaid SI-60L, UVI-6990 (Union Carbide Corporation), BBI-1C3, MPI -103, TPS-103, DTS-103, NAT-103, NDS-103 (Midori Chemical Co., Ltd.), etc. can also be used.

화학식 1로 표시되는 중합체 및 3관능성 아크릴계 화합물과, 이온성 액체 및 중합개시제는 겔 폴리머 전해질 조성물에 4.5-8 : 1.5-4.5 : 0.3-2(고형분 기준)로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5.5-6.5 : 2.5-3.5 : 0.5-1.5인 것이 좋다. 이때, 화학식 1로 표시되는 중합체와 3관능성 아크릴계 화합물, 이온성 액체 및 중합개시제의 중량비는 총 중량비 10을 기준으로 한다. 중량비가 상기 범위에 해당되지 않는 경우, 예컨대 화학식 1로 표시되는 중합체와 3관능성 아크릴계 화합물의 중량비가 4.5 미만이거나 이온성 액체의 중량비가 4.5 초과인 경우 겔 폴리머 전해질 형성이 미약하고 적절한 기계적 강도 부여가 어렵다. 또한, 화학식 1로 표시되는 중합체와 3관능성 아크릴계 화합물의 중량비가 8 초과이거나 이온성 액체의 중량비가 1.5 미만인 경우 이온 전도도의 향상 효과가 미미하고 전기 변색 속도가 저하될 수 있다. 또한, 이들 범위에서는 화학식 1로 표시되는 중합체와 3관능성 아크릴계 화합물, 및 이온성 액체의 병용으로 인한 이온 전도도의 상승 효과와 겔 폴리머 전해질에 대한 적절한 기계적 강도의 부여가 어렵다.The polymer represented by the formula (1) and the trifunctional acrylic compound, the ionic liquid and the polymerization initiator are preferably included in the gel polymer electrolyte composition as 4.5-8: 1.5-4.5: 0.3-2 (based on solids), and more preferably. Makes 5.5-6.5: 2.5-3.5: 0.5-1.5 At this time, the weight ratio of the polymer represented by the formula (1), the trifunctional acrylic compound, the ionic liquid and the polymerization initiator is based on the total weight ratio 10. When the weight ratio does not fall within the above range, for example, when the weight ratio of the polymer represented by the formula (1) and the trifunctional acrylic compound is less than 4.5 or the weight ratio of the ionic liquid is more than 4.5, the gel polymer electrolyte is weakly formed and the appropriate mechanical strength is imparted. Is difficult. In addition, when the weight ratio of the polymer represented by the formula (1) and the trifunctional acrylic compound is greater than 8 or the weight ratio of the ionic liquid is less than 1.5, the effect of improving the ionic conductivity may be insignificant and the electrochromic speed may be reduced. In addition, in these ranges, the synergistic effect of the ionic conductivity due to the combination of the polymer represented by the formula (1), the trifunctional acrylic compound, and the ionic liquid and the provision of an appropriate mechanical strength to the gel polymer electrolyte are difficult.

금속염은 겔 폴리머 전해질 조성물에 금속 이온을 제공하기 위한 것으로서, 전기 변색 물질에 삽입 또는 탈리되어 전기 변색 물질에 포함된 전이금속의 산화수를 변화시킴으로써 전기 변색 물질 자체의 광학적 특성, 예컨대 투과도를 변화시키는 역할을 한다.The metal salt is used to provide metal ions to the gel polymer electrolyte composition. The metal salt is inserted or removed in the electrochromic material to change the oxidation number of the transition metal contained in the electrochromic material, thereby changing the optical property of the electrochromic material itself .

금속염으로는 Li+, Na+, K+ 및 Cs+로 이루어진 군으로부터 선택되는 양이온과 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, (CN)2N-, BF4 -, ClO4 -, RSO3 -, RCOO-(여기서, R은 탄소수 1-9의 알킬기 또는 페닐기), PF6 -, AsF6 -, SbF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, (CF3SO3 -)2, (CF2CF2SO3 -)2, (C2F5SO2)2N-, (CF3SO3)2N-, (CF3SO2)(CF3CO)N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3COO-, C3F7COO-, CF3SO3 - 및 C4F9SO3 -로 이루어진 군으로부터 선택된 음이온의 이온결합으로 이루어지는 알칼리금속염이 바람직하다.Metal salts include Li +, Na +, K +, and cations selected from the group consisting of Cs + and F -, Cl -, Br - , I -, NO 3 -, (CN) 2 N -, BF 4 -, ClO 4 -, RSO 3 -, RCOO - ( wherein, R is an alkyl group or a phenyl group having a carbon number of 1-9), PF 6 -, AsF 6 -, SbF 6 -, (CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3) 3 PF 3 -, (CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF -, (CF 3) 6 P -, (CF 3 SO 3 -) 2, (CF 2 CF 2 SO 3 -) 2, ( C 2 F 5 SO 2) 2 N -, (CF 3 SO 3) 2 N -, (CF 3 SO 2) (CF 3 CO) N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, ( SF 5) 3 C -, (CF 3 SO 2) 3 C -, CF 3 (CF 2) 7 SO 3 -, CF 3 COO -, C 3 F 7 COO -, CF 3 Alkali metal salts consisting of ionic bonds of anions selected from the group consisting of SO 3 - and C 4 F 9 SO 3 - are preferred.

특히, WO3, NiO 등의 무기 금속을 전기 변색 소자의 전기 변색 물질로 이용하는 경우에는 LiClO4, LiAsF6, LiSbF6, LiPF6 또는 LiBF4 등의 리튬 양이온을 포함하는 알칼리금속염을 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 LiPF6 또는 LiBF4인 것이 좋다.In particular, when inorganic metals such as WO 3 and NiO are used as the electrochromic materials of the electrochromic device, it is preferable to use alkali metal salts containing lithium cations such as LiClO 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiPF6 or LiBF 4 . More preferably, it is LiPF 6 or LiBF 4 .

금속염은 겔 폴리머 전해질 조성물의 다른 성분들에 영향을 주지 않으면서 전해질 조성물의 조성 및 전기 변색 물질의 종류에 따라 그 함량을 적절히 조절하여 사용할 수 있다. 금속염은 겔 폴리머 전해질 조성물의 총 함량을 기준으로 금속염 중 양이온의 농도가 0.5 내지 1.5mol/L가 되도록 포함되는 것이 바람직하다. 금속염의 양이온의 농도가 0.5mol/L 미만인 경우 겔 폴리머 전해질 조성물에 대한 용해도는 좋으나 전도될 수 있는 자유 이온의 수가 적어 전기 변색 소자의 전해질로서 충분한 성능을 발휘하기 어렵다. 또한 1.5mol/L 초과인 경우 겔 폴리머 전해질 조성물에 대한 용해가 잘 이루어지지 않아 이온쌍(ion-paring)을 형성하게 되는데, 즉 이온이 용해된 후 +/-로 분리되어 이온의 이동이 있어야 하나 이온쌍 또는 이온 응집(aggregation) 상태에서는 이동이 불가능하게 되어 결과적으로 자유 이온의 수가 작아지고 전도도가 낮아지게 된다.The metal salt can be used by appropriately adjusting the content thereof according to the composition of the electrolyte composition and the kind of the electrochromic material without affecting other components of the gel polymer electrolyte composition. The metal salt is preferably included so that the concentration of cation in the metal salt is 0.5 to 1.5 mol / L based on the total content of the gel polymer electrolyte composition. When the concentration of the cation of the metal salt is less than 0.5 mol / L, the solubility in the gel polymer electrolyte composition is good, but the number of free ions that can be conducted is small and it is difficult to exhibit sufficient performance as an electrolyte of the electrochromic device. In addition, when more than 1.5 mol / L dissolution in the gel polymer electrolyte composition is not well formed to form an ion pair (ion-paring), that is, after the ions are dissolved and separated by + /-should be the movement of the ions In an ion pair or ion aggregation state, movement becomes impossible, resulting in a small number of free ions and a low conductivity.

상기와 같은 본 발명의 겔 폴리머 전해질 조성물을 이용하여 겔 폴리머 전해질을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 전극 내부에서 광경화에 의한 인-시츄(In-Situ) 중합 반응에 의해 제조할 수 있다. 이때, 인-시츄 중합은 두 전극 사이에 겔 폴리머 전해질 조성물을 주입한 후 중합하는 방법으로, 중합된 전해질을 제어하는 것에 비하여 취급이 용이하여 전기 변색 소자의 제조 시 유용하다. 또한, 겔 폴리머 전해질과 전극 사이의 젖음성(wetting) 및 접촉 상태가 좋은 이점이 있다.The method for producing the gel polymer electrolyte using the gel polymer electrolyte composition of the present invention is not particularly limited. For example, it can be produced by an in-situ polymerization reaction by photocuring in an electrode. In this case, the in-situ polymerization is a method in which the gel polymer electrolyte composition is injected between the two electrodes and then polymerized, which is easier to handle than controlling the polymerized electrolyte, which is useful in the production of an electrochromic device. In addition, there is a good advantage of wetting and contact between the gel polymer electrolyte and the electrode.

광경화에 의한 겔 폴리머 전해질의 중합 조건은 특별히 한정되지 않으며, 통상의 광 조사량으로 예컨대 10분 이내의 중합 시간으로 수행될 수 있다.
The polymerization conditions of the gel polymer electrolyte by photocuring are not particularly limited, and may be carried out with a conventional light irradiation amount, for example, within a polymerization time of 10 minutes or less.

본 발명의 전기 변색 소자는 제1전극, 제2전극, 전기 변색 물질 및 상기 겔 폴리머 전해질 조성물의 광경화로 형성된 전해질을 포함하는 것을 특징으로 한다.The electrochromic device of the present invention is characterized by comprising a first electrode, a second electrode, an electrochromic material and an electrolyte formed by photocuring of the gel polymer electrolyte composition.

제1전극 및 제2전극은 기재 상에 투명 도전층이 형성된 구조의 것일 수 있다.The first electrode and the second electrode may have a structure in which a transparent conductive layer is formed on a substrate.

기재 및 투명 도전층은 당 분야에서 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 기재로는 유리, 투명 플라스틱(고분자) 등을 들 수 있으며, 투명 도전층을 형성하기 위한 도전성 물질로는 ITO(indium doped tin oxide), ATO(antimony doped tin oxide), FTO(fluorine doped tin oxide), IZO(Indium doped zinc oxide), ZnO 등을 들 수 있다. 기재 상에 도전성 물질을 스퍼터링, 전자빔 증착, 화학기상증착, 졸-겔 코팅법 등의 공지된 방법으로 증착하여 투명 도전층을 형성할 수 있다.The substrate and the transparent conductive layer are not particularly limited as long as they are well known in the art. The substrate may include glass, transparent plastic (polymer), and the like, and conductive materials for forming a transparent conductive layer may include indium doped tin oxide (ITO), antimony doped tin oxide (ATO), and fluorine doped tin oxide (FTO). , Indium doped zinc oxide (IZO), ZnO, and the like. A transparent conductive layer can be formed on the substrate by depositing a conductive material by a known method such as sputtering, electron beam evaporation, chemical vapor deposition, or sol-gel coating.

전기 변색 물질의 종류는 특별히 한정되지 않으며, WO3, Ir(OH)x, MoO3, V2O5, TiO2, NiO 등의 무기 금속 산화물; 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리아줄렌, 폴리피리딘, 폴리인돌, 폴리카바졸, 폴리아진, 폴리티오펜 등의 전도성 고분자; 비올로겐, 안트라퀴논, 페노사이아진 등의 유기 변색 물질 등을 들 수 있다.Examples of the electrochromic material include, but are not limited to, inorganic oxides such as WO 3 , Ir (OH) x, MoO 3 , V 2 O 5 , TiO 2 and NiO; Conductive polymers such as polypyrrole, polyaniline, polyazulene, polypyridine, polyindole, polycarbazole, polyazine, and polythiophene; Organic coloring materials such as violon, anthraquinone, phenothiazine, and the like.

전기 변색 물질을 전극 상에 적층하는 방법은 표면 프로파일을 따라 기저면으로부터 일정한 높이로 박막을 형성할 수 있는 방법이라면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 스퍼터링 등의 진공증착 방법을 들 수 있다.The method of laminating the electrochromic material on the electrode is not particularly limited as long as the thin film can be formed at a constant height from the basal plane along the surface profile. For example, a vacuum deposition method such as sputtering can be mentioned.

전기 변색 물질 중에서 WO3는 환원반응에 의해 착색되는 물질이고, NiO는 산화반응에 의해 착색되는 물질이다. 이와 같은 무기 금속 산화물을 포함하는 전기 변색 소자에서 전기 변색이 일어나는 전기화학적 메커니즘은 하기 반응식 1과 같이 설명된다. 구체적으로, 전기 변색 소자에 전압을 인가하면 전해질 내에 포함되어 있는 양성자(H+) 또는 리튬 이온(Li+)이 전류의 극성에 따라 전기 변색 물질로 삽입 또는 탈리되며, 이때 화합물 내의 전하 중성 조건을 만족시키기 위하여 전기 변색 물질에 포함된 전이금속의 산화수가 변화함으로써 전기 변색 물질 자체의 광학적 특성, 예컨대 투과도(색상)가 변화하게 된다.Among electrochromic materials, WO 3 is a material that is colored by a reduction reaction, and NiO is a material that is colored by an oxidation reaction. The electrochemical mechanism in which the electrochromic color occurs in the electrochromic device including the inorganic metal oxide is described as in Scheme 1 below. Specifically, when a voltage is applied to the electrochromic device, the proton (H + ) or lithium ion (Li + ) contained in the electrolyte is inserted or eliminated as an electrochromic material depending on the polarity of the electric current. The change in the oxidation number of the transition metal contained in the electrochromic material changes the optical characteristic of the electrochromic material itself, for example, the transmittance (color).

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

WO3(투명) + xe + xM ↔ MxWO3(진한 청색)WO 3 (transparent) + xe + xM ↔ MxWO 3 (dark blue)

(식 중, M은 양성자 또는 알칼리금속 양이온, 예컨대 Li+이고; x는 임의의 정수임).Wherein M is a proton or an alkali metal cation such as Li + ; x is any integer.

이와 같이 구성된 전기 변색 소자는 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있으며, 예컨대 (a) 제1전극 및 제2전극을 제조하는 단계; (b) 제조된 제1전극 및 제2전극 사이에 본 발명에 따른 겔 폴리머 전해질 조성물을 주입한 후 봉합하는 단계; 및 (c) 주입된 전해질 조성물을 중합시켜 겔 폴리머 전해질을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The electrochromic device thus constructed may be manufactured according to a conventional method known in the art, for example, (a) preparing a first electrode and a second electrode; (b) injecting the gel polymer electrolyte composition according to the present invention between the prepared first electrode and the second electrode, and then sealing the gel polymer electrolyte composition; And (c) polymerizing the injected electrolyte composition to form a gel polymer electrolyte.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
Hereinafter, preferred examples are provided to aid the understanding of the present invention, but these examples are merely illustrative of the present invention and are not intended to limit the scope of the appended claims. It is apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made to the present invention, and such modifications and changes belong to the appended claims.

실시예Example

실시예 1Example 1

(1) 겔 폴리머 전해질 조성물(1) gel polymer electrolyte composition

Mw가 600인 메톡시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트와 펜타에리트리톨트리아크릴레이트(PETA)를 5:5의 중량비로 혼합하였다. 위 혼합물과 이온성 액체 1-부틸-3-메틸이미다졸륨비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드[BMI-TFSI], 1,2-옥탄디온-1-[4-(페닐티오)페닐]-2-(O-벤조일옥심)(OXE-01, 시바사)을 6.0:3.3:0.7의 중량비(고형분 기준)로 혼합하고, 조성물 총 함량에 대하여 LiPF6(Li+농도: 1mol/L)를 첨가하여 겔 폴리머 전해질 조성물을 제조하였다.The methoxy polyethylene glycol methacrylate having Mw of 600 and pentaerythritol triacrylate (PETA) were mixed at a weight ratio of 5: 5. Stomach mixture and Ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide [BMI-TFSI], 1,2-octanedione-1- [4- (phenylthio) phenyl] -2 -(O-benzoyloxime) (OXE-01, Ciba) was mixed at a weight ratio of 6.0: 3.3: 0.7 (based on solids) and LiPF 6 (Li + concentration: 1 mol / L) was added to the total content of the composition Gel polymer electrolyte compositions were prepared.

(2) 전기 변색 소자(2) electrochromic device

유리 기판 위에 ITO 투명 도전층을 150㎚ 두께로 증착하고, 그 위에 스퍼터링 방법으로 200㎚ 두께의 WO3 전기 변색 물질 박막을 형성하여 작업 전극을 제조하였다. 또한, 작업 전극과 동일한 방법으로 300㎚ 두께의 NiO 박막을 가진 상대 전극을 제조하였다. 작업 전극과 상대 전극의 테두리 일부(전해질 주입구)를 제외하고는 UV 봉합재(sealant)로 합착하여 전해질이 없는 상태의 전기 변색 소자 중간체를 제조하였다. 제조된 중간체에 (1)에서 제조된 겔 폴리머 전해질 조성물을 주입하고 UV 봉합재로 주입구를 봉합한 후 자외선(UV) 노광기에서 1분 동안 광 조사하여 인-시츄 중합으로 전기 변색 소자를 제작하였다.
An ITO transparent conductive layer was deposited on the glass substrate to a thickness of 150 nm, and a 200 nm thick WO 3 electrochromic material thin film was formed thereon by a sputtering method to prepare a working electrode. Further, a counter electrode having a NiO thin film with a thickness of 300 nm was manufactured in the same manner as the working electrode. Except for a portion of the edges of the working electrode and the counter electrode (electrolyte inlet), an electrochromic device intermediate was prepared by bonding the UV sealant to the absence of an electrolyte. The gel polymer electrolyte composition prepared in (1) was injected into the prepared intermediate, the injection hole was sealed with a UV sealant, and then irradiated with an ultraviolet (UV) exposure machine for 1 minute to produce an electrochromic device by in-situ polymerization.

실시예 2Example 2

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, Mw가 600인 메톡시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트와 펜타에리트리톨트리아크릴레이트(PETA)를 4:6의 중량비로 사용하였다.
In the same manner as in Example 1, Mw of 600 methoxy polyethylene glycol methacrylate and pentaerythritol triacrylate (PETA) was used in a weight ratio of 4: 6.

실시예 3Example 3

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 혼합물, 이온성 액체 및 중합개시제를 6.3:3.1:0.6의 중량비(고형분 기준)로 사용하였다.
In the same manner as in Example 1, a mixture, an ionic liquid and a polymerization initiator were used in a weight ratio (based on solids) of 6.3: 3.1: 0.6.

실시예 4Example 4

상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 혼합물, 이온성 액체 및 중합개시제를 6.3:3.1:0.6의 중량비(고형분 기준)로 사용하였다.
The same procedure as in Example 2 was carried out, but the mixture, the ionic liquid and the polymerization initiator were used in a weight ratio (based on solids) of 6.3: 3.1: 0.6.

실시예 5Example 5

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 혼합물, 이온성 액체 1-헥실-3-메틸이미다졸륨 헥사플루오로포스페이트[HMI-PF6] 및 중합개시제를 5.7:3.3:1.0의 중량비(고형분 기준)로 사용하였다.
The same procedure as in Example 1, except that the mixture, the ionic liquid 1-hexyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate [HMI-PF 6 ] and the polymerization initiator 5.7: 3.3: 1.0 by weight (based on solids) Used as.

실시예 6Example 6

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, Mw가 600인 메톡시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트와 펜타에리트리톨트리아크릴레이트(PETA)를 2.5:7.5의 중량비로 사용하였다.
In the same manner as in Example 1, Mw of methoxy polyethylene glycol methacrylate and pentaerythritol triacrylate (PETA) was used in a weight ratio of 2.5: 7.5.

실시예 7Example 7

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, Mw가 600인 메톡시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트와 펜타에리트리톨트리아크릴레이트(PETA)를 7.5:2.5의 중량비로 사용하였다.
In the same manner as in Example 1, Mw of 600 methoxy polyethylene glycol methacrylate and pentaerythritol triacrylate (PETA) was used in a weight ratio of 7.5: 2.5.

실시예 8Example 8

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 혼합물, 이온성 액체 및 중합개시제를 8.2:1.5:0.3의 중량비(고형분 기준)로 사용하였다.
In the same manner as in Example 1, a mixture, an ionic liquid and a polymerization initiator were used in a weight ratio (based on solids) of 8.2: 1.5: 0.3.

실시예 9Example 9

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 혼합물, 이온성 액체 및 중합개시제를 4.7:5.0:0.3의 중량비(고형분 기준)로 사용하였다.
In the same manner as in Example 1, a mixture, an ionic liquid and a polymerization initiator were used in a weight ratio of 4.7: 5.0: 0.3 (based on solids).

실시예 10Example 10

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트(PETA) 대신에 트리메틸올프로판트리아크릴레이트(TMPTA)를 사용하였다.
In the same manner as in Example 1, trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) was used instead of pentaerythritol triacrylate (PETA).

실시예 11Example 11

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, Mw가 350인 메톡시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트를 사용하였다.
The same procedure as in Example 1, except that methoxy polyethylene glycol methacrylate Mw of 350 was used.

실시예 12Example 12

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, Mw가 3,200인 메톡시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트를 사용하였다.
The same procedure as in Example 1, except that methoxy polyethylene glycol methacrylate having a Mw of 3,200 was used.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, Mw가 600인 폴리에틸렌글리콜 중합체를 사용하였다.
The same procedure as in Example 1, except that polyethylene glycol polymer having a Mw of 600 was used.

비교예 2Comparative Example 2

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, Mw가 1,000인 폴리에틸렌글리콜 중합체를 사용하였다.
The same procedure as in Example 1, except that polyethylene glycol polymer having a Mw of 1,000 was used.

비교예 3Comparative Example 3

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, Mw가 200인 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트 중합체를 사용하였다.
The same procedure as in Example 1, except that polyethylene glycol dimethacrylate polymer having a Mw of 200 was used.

비교예 4Comparative Example 4

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트(PETA)와, γ-부티로락톤(GBL)에 1M LiClO4이 용해된 액상의 전해질을 5:5의 중량비로 사용하였다.
In the same manner as in Example 1, a liquid electrolyte in which 1 M LiClO 4 was dissolved in pentaerythritol triacrylate (PETA) and γ-butyrolactone (GBL) was used at a weight ratio of 5: 5.

비교예 5Comparative Example 5

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, γ-부티로락톤(GBL)에 1M LiClO4이 용해된 액상의 전해질만을 사용하였다.
The same procedure as in Example 1 was carried out, except that only a liquid electrolyte in which 1M LiClO 4 was dissolved in γ-butyrolactone (GBL) was used.

비교예Comparative example 6 6

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트(PETA)을 사용하지 않았다.
It carried out similarly to Example 1, but did not use pentaerythritol triacrylate (PETA).

비교예Comparative example 7 7

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, Mw가 600인 메톡시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트를 사용하지 않았다.
The same procedure as in Example 1, except that methoxy polyethylene glycol methacrylate having a Mw of 600 was not used.

비교예 8Comparative Example 8

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, Mw가 600인 메톡시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트를 사용하지 않고, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트(PETA) 대신에 트리메틸올프로판트리아크릴레이트(TMPTA)를 사용하였다.
In the same manner as in Example 1 except that methoxy polyethylene glycol methacrylate having Mw of 600 was used, and trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) was used instead of pentaerythritol triacrylate (PETA).

비교예Comparative example 9 9

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트(PETA) 대신에 2-히드록시에틸메타크릴레이트(HEMA)를 사용하였다.
In the same manner as in Example 1, 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) was used instead of pentaerythritol triacrylate (PETA).

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 겔 폴리머 전해질 조성물의 성분 및 함량(중량비)을 하기 표 1에 나타내었다.The components and contents (weight ratios) of the gel polymer electrolyte compositions prepared in Examples and Comparative Examples are shown in Table 1 below.

구분division 중합체
(A)
polymer
(A)
단량체
(B)
Monomer
(B)
A:B
(중량비)
A: B
(Weight ratio)
이온성 액체(C)Ionic Liquid (C) A+B:C:OXE-01
(중량비)
A + B: C: OXE-01
(Weight ratio)
금속염Metal salt 액체
전해질
Liquid
Electrolyte
종류Kinds 종류Kinds 종류Kinds 실시예1Example 1 A1A1 B1B1 5:55: 5 C1C1 6.0:3.3:0.76.0: 3.3: 0.7 1One -- 실시예2Example 2 A1A1 B1B1 4:64: 6 C1C1 6.0:3.3:0.76.0: 3.3: 0.7 1One -- 실시예3Example 3 A1A1 B1B1 5:55: 5 C1C1 6.3:3.1:0.66.3: 3.1: 0.6 1One -- 실시예4Example 4 A1A1 B1B1 4:64: 6 C1C1 6.3:3.1:0.66.3: 3.1: 0.6 1One -- 실시예5Example 5 A1A1 B1B1 5:55: 5 C2C2 5.7:3.3:1.05.7: 3.3: 1.0 1One -- 실시예6Example 6 A1A1 B1B1 2.5:7.52.5: 7.5 C1C1 6.0:3.3:0.76.0: 3.3: 0.7 1One -- 실시예7Example 7 A1A1 B1B1 7.5:2.57.5: 2.5 C1C1 6.0:3.3:0.76.0: 3.3: 0.7 1One -- 실시예8Example 8 A1A1 B1B1 5:55: 5 C1C1 8.2:1.5:0.38.2: 1.5: 0.3 1One -- 실시예9Example 9 A1A1 B1B1 5:55: 5 C1C1 4.7:5.0:0.34.7: 5.0: 0.3 1One -- 실시예10Example 10 A1A1 B2B2 5:55: 5 C1C1 6.0:3.3:0.76.0: 3.3: 0.7 1One -- 실시예11Example 11 A2A2 B1B1 5:55: 5 C1C1 6.0:3.3:0.76.0: 3.3: 0.7 1One -- 실시예12Example 12 A3A3 B1B1 5:55: 5 C1C1 6.0:3.3:0.76.0: 3.3: 0.7 1One -- 비교예1Comparative Example 1 A4A4 B1B1 5:55: 5 C1C1 6.0:3.3:0.76.0: 3.3: 0.7 1One -- 비교예2Comparative Example 2 A5A5 B1B1 5:55: 5 C1C1 6.0:3.3:0.76.0: 3.3: 0.7 1One -- 비교예3Comparative Example 3 A6A6 B1B1 5:55: 5 C1C1 6.0:3.3:0.76.0: 3.3: 0.7 1One -- 비교예4Comparative Example 4 -- B1B1 0:100:10 -- 55 -- 55 비교예5Comparative Example 5 -- -- -- -- -- -- 1010 비교예6Comparative Example 6 A1A1 -- 10:010: 0 C1C1 6.0:3.3:0.76.0: 3.3: 0.7 1One -- 비교예7Comparative Example 7 -- B1B1 0:100:10 C1C1 6.0:3.3:0.76.0: 3.3: 0.7 1One -- 비교예8Comparative Example 8 -- B2B2 0:100:10 C1C1 6.0:3.3:0.76.0: 3.3: 0.7 1One -- 비교예9Comparative Example 9 A1A1 B3B3 5:55: 5 C1C1 6.0:3.3:0.76.0: 3.3: 0.7 1One -- A1: Mw가 600인 메톡시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트
A2: Mw가 350인 메톡시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트
A3: Mw가 3,200인 메톡시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트
A4: Mw가 600인 폴리에틸렌글리콜 중합체
A5: Mw가 1,000인 폴리에틸렌글리콜 중합체
A6: Mw가 200인 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트 중합체
B1: 펜타에리트리톨트리아크릴레이트(PETA)
B2: 트리메틸올프로판트리아크릴레이트(TMPTA)
B3: 2-히드록시에틸메타크릴레이트(HEMA)
C1: 1-부틸-3-메틸이미다졸륨비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드, [BMI-TFSI]
C2: 1-헥실-3-메틸이미다졸륨 헥사플루오로포스페이트, [HMI-PF6]
OXE-01: 1,2-옥탄디온-1-[4-(페닐티오)페닐]-2-(O-벤조일옥심)(시바사)
금속염(Li+, mol/L): LiPF6
액체 전해질: LiClO4/γ-GBL
A1: methoxy polyethylene glycol methacrylate having Mw of 600
A2: methoxy polyethylene glycol methacrylate having Mw of 350
A3: methoxy polyethylene glycol methacrylate having Mw of 3,200
A4: polyethyleneglycol polymer having Mw of 600
A5: polyethyleneglycol polymer having Mw of 1,000
A6: polyethylene glycol dimethacrylate polymer having a Mw of 200
B1: pentaerythritol triacrylate (PETA)
B2: trimethylolpropane triacrylate (TMPTA)
B3: 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA)
C1: 1-butyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide, [BMI-TFSI]
C2: 1-hexyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, [HMI-PF 6 ]
OXE-01: 1,2-octanedione-1- [4- (phenylthio) phenyl] -2- (O-benzoyloxime) (Shiba Corporation)
Metal salt (Li + , mol / L): LiPF 6
Liquid Electrolyte: LiClO 4 / γ-GBL

시험예Test Example

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 폴리머 전해질 조성물과 전기 변색 소자의 물성을 하기 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.Physical properties of the polymer electrolyte composition and the electrochromic device prepared in Examples and Comparative Examples were measured by the following method, and the results are shown in Table 2 below.

1. 폴리머 전해질의 이온 전도도1.Ion Conductivity of Polymer Electrolyte

이온 전도도를 전도도 측정기(Inolab multi 740)를 이용하여 측정하였다.Ionic conductivity was measured using a conductivity meter (Inolab multi 740).

<평가 기준><Evaluation Criteria>

◎: 이온 전도도 < 1×10-5S/㎝◎: ion conductivity <1 × 10 -5 S / cm

○: 1×10-5S/㎝ ≤ 이온 전도도 < 5×10-5S/㎝○: 1 × 10 -5 S / cm ≤ ion conductivity <5 × 10 -5 S / cm

△: 5×10-5S/㎝ ≤ 이온 전도도 ≤ 1×10-6S/㎝Δ: 5 × 10 -5 S / cm ≤ ion conductivity ≤ 1 × 10 -6 S / cm

×: 1×10-6S/㎝ < 이온 전도도×: 1 × 10 -6 S / cm <ion conductivity

2. 중합 시간2. polymerization time

적외선 분광 분석기(FT-IR 스펙트럼)를 이용하여 폴리머 전해질 조성물의 경화가 완료되는 시간, 예컨대 중합에 따라 이중결합이 소거됨과 폴리머 전해질의 투과도(T) 변화를 측정하고, 하기 기준에 의거하여 평가하였다.Infrared spectroscopy (FT-IR spectra) was used to measure the time at which curing of the polymer electrolyte composition was completed, such as elimination of double bonds and polymerization (T) change of the polymer electrolyte, based on the following criteria: .

<평가 기준><Evaluation Criteria>

◎: 중합 시간 ≤ 60초◎: polymerization time ≤ 60 seconds

○: 60초 < 중합 시간 ≤ 120초○: 60 seconds <polymerization time ≤ 120 seconds

△: 120초 < 중합 시간 ≤ 180초△: 120 seconds <polymerization time ≤ 180 seconds

×: 180초 < 중합 시간×: 180 seconds <polymerization time

3. 제품 안정성3. Product stability

응답속도측정기를 이용하여 전기 변색 소자의 전기 변색(착색 2V 20초/소색 -2V 20초) 주기(cycle)를 측정하고, 하기 기준에 의거하여 제품 안정성을 평가하였다.The electrochromic (coloring 2V 20 sec / coloring -2V 20 sec) cycle of the electrochromic device was measured using a response meter, and the product stability was evaluated based on the following criteria.

<평가 기준><Evaluation Criteria>

◎: 1000번 ≤ 전기 변색 주기(매우 좋음).&Amp; cir &amp;: 1000 times &amp;num; C (very good).

○: 500 ≤ 전기 변색 주기 < 1000번(좋음).○: 500 ≦ electrochromic cycle <1000 times (good).

△: 전기 변색 주기 < 500번(보통).?: The electrochromic cycle <500 times (normal).

×: 전기 변색이 되지 않음(불량).X: No electrochromism (poor).

4. 전기 변색(착색/소색) 시 투과도(%)4. Permeability (%) when electrochromic (colored / discolored)

전기 변색 소자의 전기 변색(착색/소색) 시험을 2시간 이상 진행한 후 400㎚에서의 투과도를 측정하였다. 이때, 착색 시 투과도가 37% 이하이고, 착색/소색 시 투과도 값의 차이가 클수록 양호한 것으로 간주하였다.
After the electrochromic (coloring / discoloring) test of the electrochromic device was carried out for 2 hours or more, the transmittance at 400 nm was measured. At this time, the transmittance at the time of coloring was 37% or less, and it was considered that it is so good that the difference of the transmittance | permeability at the time of coloring / coloring is large.

구분division 이온 전도도Ion conductivity 중합 시간Polymerization time 제품 안정성Product stability 투과도(%)
(착색/소색)
Permeability (%)
(Coloring / decoloring)
실시예1Example 1 30/7130/71 실시예2Example 2 31/7031/70 실시예3Example 3 30/6930/69 실시예4Example 4 32/6932/69 실시예5Example 5 31/7131/71 실시예6Example 6 35/7035/70 실시예7Example 7 34/7034/70 실시예8Example 8 32/7132/71 실시예9Example 9 33/7333/73 실시예10Example 10 33/7233/72 실시예11Example 11 35/7035/70 실시예12Example 12 33/7033/70 비교예1Comparative Example 1 46/6246/62 비교예2Comparative Example 2 45/6445/64 비교예3Comparative Example 3 43/7143/71 비교예4Comparative Example 4 ×× ×× 39/6639/66 비교예5Comparative Example 5 ×× ×× 38/6938/69 비교예6Comparative Example 6 39/7139/71 비교예7Comparative Example 7 38/6838/68 비교예8Comparative Example 8 38/7038/70 비교예9Comparative Example 9 ×× ×× 45/6545/65

위 표 2와 같이, 본 발명에 따라 화학식 1로 표시되는 중합체, 3관능성 단량체, 이온성 액체, 중합개시제 및 금속염을 포함하는 실시예 1 내지 12의 겔 폴리머 전해질은 액체 전해질과 유사한 이온 전도도를 나타내었으며, 광경화에 따른 중합 반응이 촉진되고 경화도의 조절이 용이할 뿐만 아니라 수축 또는 팽창에 따른 부피 변화가 적어 제품 및 공정 안정성이 우수하고 전기 변색에 따른 투과도 특성도 우수하였다. 특히, 화학식 1로 표시되는 중합체의 중량평균분자량이 400-3,000인 경우, 화학식 1로 표시되는 중합체와 3관능성 단량체의 중량비가 3-6 : 4-7인 경우, 3관능성 단량체가 화학식 2로 표시되는 단량체인 경우 모든 물성 면에서 보다 효과적이었다.As shown in Table 2, the gel polymer electrolytes of Examples 1 to 12 including the polymer represented by the formula (1), the trifunctional monomer, the ionic liquid, the polymerization initiator, and the metal salt according to the present invention have similar ionic conductivity as the liquid electrolyte. In addition, the polymerization reaction according to the photocuring was promoted and the degree of curing was not easily controlled, and the volume change due to shrinkage or expansion was small, so that the product and process stability were excellent, and the permeability characteristics due to the electrochromic color were also excellent. In particular, when the weight average molecular weight of the polymer represented by the formula (1) is 400-3,000, when the weight ratio of the polymer represented by the formula (1) and the trifunctional monomer is 3-6: 4-7, If the trifunctional monomer is a monomer represented by the formula (2) was more effective in all physical properties.

반면, 화학식 1로 표시되지 않는 다른 종류의 중합체를 사용한 비교예 1 내지 3은 중합 시간이 오래 걸리고 중합 반응의 조절이 어려울 뿐만 아니라 이온 전도도도 실시예에 미치지 못하였다. 또한, 액체 전해질을 이용한 비교예 4 및 5는 그 고유 특성으로 인하여 이온 전도도는 좋으나 투과도가 좋지 못하고 장시간 사용 또는 파손에 따른 제품 안정성이 매우 좋지 못하였다. 또한, 3관능성 단량체를 사용하지 않은 비교예 6, 화학식 1로 표시되는 중합체를 사용하지 않은 비교예 7 및 8은 이온 전도도는 좋으나 다른 물성이 실시예에 미치지 못하였다. 또한, 3관능성 대신 통상의 단관능 아크릴계 단량체를 사용한 비교예 9는 이온 전도도가 좋지 못하였다.
On the other hand, Comparative Examples 1 to 3 using other types of polymers not represented by Formula 1 are The polymerization time was long and the control of the polymerization reaction was difficult, and the ionic conductivity did not reach the examples. In addition, Comparative Examples 4 and 5 using the liquid electrolyte had good ionic conductivity due to its inherent properties, but poor permeability and very poor product stability due to prolonged use or breakage. In addition, Comparative Example 6, which does not use the trifunctional monomer, Comparative Examples 7 and 8, which do not use the polymer represented by the formula (1) has good ionic conductivity, but other physical properties did not reach the examples. In addition, Comparative Example 9, which used a conventional monofunctional acrylic monomer instead of trifunctional, did not have good ionic conductivity.

10: 제1전극 11: 제1전극용 기재
12: 제2전극용 도전층 20: 제2전극
21: 제2전극용 기재 22: 제2전극용 도전층
31: 제1전극의 전기 변색 물질층
32: 제2전극의 전기 변색 물질층
40: 봉합재 50: 전해질
10: first electrode 11: substrate for first electrode
12: conductive layer for second electrode 20: second electrode
21: substrate for a second electrode 22: conductive layer for a second electrode
31: Electrochromic material layer of the first electrode
32: Electrochromic material layer of the second electrode
40: Seal material 50: Electrolyte

Claims (15)

하기 화학식 1로 표시되는 중합체, 3관능성 아크릴계 화합물, 이온성 액체, 중합개시제 및 금속염을 포함하는 겔 폴리머 전해질 조성물:
[화학식 1]
Figure pat00011

(식 중, R1은 탄소수 1-6의 알콕시기이고, R2는 수소 원자, 탄소수 1-6의 알킬기 또는
Figure pat00012
이며, R3는 수소 원자 또는 탄소수 1-6의 알킬기이고, n은 2-70인 정수임).
A gel polymer electrolyte composition comprising a polymer, a trifunctional acrylic compound, an ionic liquid, a polymerization initiator, and a metal salt represented by Formula 1 below:
[Formula 1]
Figure pat00011

(Wherein R 1 is an alkoxy group having 1-6 carbon atoms, R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1-6 carbon atoms or
Figure pat00012
R 3 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and n is an integer of 2-70.
청구항 1에 있어서, 화학식 1로 표시되는 중합체는 중량평균분자량이 400 내지 3,000인 겔 폴리머 전해질 조성물.
The gel polymer electrolyte composition of claim 1, wherein the polymer represented by Formula 1 has a weight average molecular weight of 400 to 3,000.
청구항 1에 있어서, R1은 메톡시기인 겔 폴리머 전해질 조성물.
The gel polymer electrolyte composition according to claim 1, wherein R 1 is a methoxy group.
청구항 1에 있어서, 3관능성 아크릴계 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 것인 겔 폴리머 전해질 조성물:
[화학식 2]
Figure pat00013

(식 중, R4
Figure pat00014
이고, R5는 수소 원자, 히드록시기 또는 탄소수 1-6의 히드록시알킬기이며, R6은 탄소수 1-6의 알킬기임).
The gel polymer electrolyte composition of claim 1, wherein the trifunctional acrylic compound is represented by the following Chemical Formula 2:
(2)
Figure pat00013

(Wherein R 4 is
Figure pat00014
R 5 is a hydrogen atom, a hydroxy group or a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 6 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
청구항 4에 있어서, 화학식 2로 표시되는 3관능성 아크릴계 화합물은 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 헥사에리트리톨트리(메타)아크릴레이트 및 헵타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 겔 폴리머 전해질 조성물.
The trifunctional acrylic compound represented by the formula (2) is selected from the group consisting of pentaerythritol tri (meth) acrylate, hexaerythritol tri (meth) acrylate, and heptaerythritol tri (meth) acrylate. At least one gel polymer electrolyte composition.
청구항 4에 있어서, 화학식 2로 표시되는 3관능성 아크릴계 화합물은 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트인 겔 폴리머 전해질 조성물.
The gel polymer electrolyte composition according to claim 4, wherein the trifunctional acrylic compound represented by the formula (2) is pentaerythritol tri (meth) acrylate.
청구항 1에 있어서, 화학식 1로 표시되는 중합체와 3관능성 아크릴계 화합물의 중량비는 3-6 : 4-7인 겔 폴리머 전해질 조성물.
The gel polymer electrolyte composition according to claim 1, wherein the weight ratio of the polymer represented by the formula (1) and the trifunctional acrylic compound is 3-6: 4-7.
청구항 1에 있어서, 화학식 1로 표시되는 중합체 및 3관능성 아크릴계 화합물과, 이온성 액체 및 중합개시제의 중량비는 4.5-8 : 1.5-4.5 : 0.3-2인 겔 폴리머 전해질 조성물.
The gel polymer electrolyte composition according to claim 1, wherein the weight ratio of the polymer represented by the general formula (1), the trifunctional acrylic compound, and the ionic liquid and the polymerization initiator is 4.5-8: 1.5-4.5: 0.3-2.
청구항 1에 있어서, 화학식 1로 표시되는 중합체 및 3관능성 아크릴계 화합물과, 이온성 액체 및 중합개시제의 중량비는 5.5-6.5 : 2.5-3.5 : 0.5-1.5인 겔 폴리머 전해질 조성물.
The gel polymer electrolyte composition according to claim 1, wherein the weight ratio of the polymer represented by the general formula (1), the trifunctional acrylic compound, and the ionic liquid and the polymerization initiator is 5.5-6.5: 2.5-3.5: 0.5-1.5.
청구항 1에 있어서, 이온성 액체는 하나 이상의 질소 원자를 함유하는 양이온과 음이온이 이온 결합된 화합물인 겔 폴리머 전해질 조성물.
The gel polymer electrolyte composition of claim 1, wherein the ionic liquid is a compound in which an anion is ion-bonded with a cation containing one or more nitrogen atoms.
청구항 1에 있어서, 이온성 액체는 암모늄, 이미다졸륨, 옥사졸륨, 피페리디늄, 피라지늄, 피라졸륨, 피리다지늄, 피리디늄, 피리미디늄, 피롤리디늄, 피롤리늄, 피롤륨, 티아졸륨 및 트리아졸륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 양이온과, F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, (CN)2N-, BF4 -, ClO4 -, RSO3 -, RCOO-(R은 탄소수 1-9의 알킬기 또는 페닐기), PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, (CF3SO3 -)2, (CF2CF2SO3 -)2, (C2F5SO2)2N-, (CF3SO3)2N-, (CF3SO2)(CF3CO)N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3COO-, C3F7COO-, CF3SO3 - 및 C4F9SO3 -로 이루어진 군으로부터 선택된 음이온의 결합으로 이루어진 것인 겔 폴리머 전해질 조성물.
The method of claim 1, wherein the ionic liquid is ammonium, imidazolium, oxazolium, piperidinium, pyrazinium, pyrazolium, pyridazinium, pyridinium, pyrimidinium, pyrrolidinium, pyrrolinium, pyrrolium , with a cation selected from the group consisting of thiazolium and triazolium, F -, Cl -, Br -, I -, NO 3 -, (CN) 2 N -, BF 4 -, ClO 4 -, RSO 3 -, RCOO -, PF 6 (R is an alkyl group or a phenyl group having a carbon number of 1-9) -, (CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3) 3 PF 3 -, (CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF -, (CF 3) 6 P -, (CF 3 SO 3 -) 2, (CF 2 CF 2 SO 3 -) 2, (C 2 F 5 SO 2) 2 N -, (CF 3 SO 3) 2 N -, (CF 3 SO 2 ) (CF 3 CO) N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, (SF 5) 3 C -, (CF 3 SO 2) 3 C -, CF 3 (CF 2) 7 SO 3 -, CF 3 COO -, C 3 F 7 COO -, CF 3 SO 3 - and C 4 F 9 SO 3 - of anion selected from the group consisting of Gel polymer electrolyte composition consisting of a bond.
청구항 1에 있어서, 금속염은 알칼리금속염인 겔 폴리머 전해질 조성물.
The gel polymer electrolyte composition of claim 1, wherein the metal salt is an alkali metal salt.
청구항 1에 있어서, 금속염은 상기 금속염 중 양이온의 농도가 0.5 내지 1.5mol/L가 되도록 포함되는 겔 폴리머 전해질 조성물.
The gel polymer electrolyte composition according to claim 1, wherein the metal salt is contained so that the concentration of cation in the metal salt is 0.5 to 1.5 mol / L.
제1전극, 제2전극, 전기 변색 물질 및 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항의 겔 폴리머 전해질 조성물의 광경화로 형성된 전해질을 포함하는 전기 변색 소자.
An electrochromic device comprising an electrolyte formed by photocuring a first electrode, a second electrode, an electrochromic material, and the gel polymer electrolyte composition of claim 1.
청구항 14에 있어서, 전해질은 제1 및 제2전극 사이에서 인-시츄(in-situ) 중합된 것인 전기 변색 소자.The electrochromic device of claim 14, wherein the electrolyte is in-situ polymerized between the first and second electrodes.
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