KR20220004575A - An electrochromic material, an electrochromic device comprising the same, and a method of manufacturing the electrochromic device - Google Patents

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KR20220004575A
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김중현
박찬일
배소영
도민석
김정민
임소은
김영노
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연세대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to electrochromic material comprising a conductive polymer doped with polyanion and acidic material, which is suitable for use as a large-scale electrochromic device using a solution-processable coating process, and has an effect of having high coloring efficiency, fast response time, and excellent stability when applied to the electrochromic device with an optimal doping effect.

Description

전기변색 물질, 이를 포함하는 전기변색 소자 및 전기변색 소자의 제조방법{An electrochromic material, an electrochromic device comprising the same, and a method of manufacturing the electrochromic device}An electrochromic material, an electrochromic device comprising the same, and a method of manufacturing the electrochromic device

본 발명은 전기변색 물질, 이를 포함하는 전기변색 소자 및 전기변색 소자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrochromic material, an electrochromic device comprising the same, and a method of manufacturing the electrochromic device.

전기변색 소자(Electrochromic device)는 에너지 효율적인 건물, 광학 정보 디스플레이 및 전자 종이를 포함한 다양한 응용 분야에서 활용하기 위하여 널리 연구되었다. 현재 상업용 전기변색 소자는 건물에 들어오는 햇빛의 투과량을 제어함으로써 소비 에너지를 효과적으로 줄일 수 있는 스마트 윈도우에 주로 적용되고 있다. 건물에 설치된 스마트 윈도우는 커튼 또는 블라인드를 대체할 수 있어 심미적 특성을 개선할 수도 있다.Electrochromic devices have been widely studied for use in a variety of applications, including energy-efficient buildings, optical information displays, and electronic paper. Currently, commercial electrochromic devices are mainly applied to smart windows that can effectively reduce energy consumption by controlling the amount of sunlight that enters the building. Smart windows installed in buildings can also replace curtains or blinds, improving their aesthetics.

상기와 같은 전기변색 소자에 사용되는 전기변색 물질은 전압이 인가되면 투과율, 반사율 및 흡수와 같은 광학적 특성이 가역적으로 변하는 물질이다. 전기변색 물질로서 다수의 전이금속 화합물(WO3, MoO3, NiO 및 철(III) 헥사시아노페레이트(II)(iron(III) hexacyanoferrate(II))), 비올로겐(viologens) 및 공액 중합체 등이 연구되었다. The electrochromic material used in the electrochromic device as described above is a material in which optical properties such as transmittance, reflectance, and absorption are reversibly changed when a voltage is applied. A number of transition metal compounds (WO 3 , MoO 3 , NiO and iron(III) hexacyanoferrate(II)), viologens and conjugates as electrochromic materials Polymers and the like have been studied.

예를 들어, 나노섬유(AgNF) 전극 상에 전기변색 물질로서 PEDOT : PSS를 코팅한 A4 크기의 전기변색 소자가 보고되었다(비특허문헌 1). 다만, 비특허문헌 1에 개시된 전기변색 소자는 투명한 AgNF 전극만을 롤-투-롤(roll-to-roll) 공정으로 제조하기 때문에 전기변색 소자를 다층으로 제조하기에는 어려움이 있었다. 또한, 스퍼터 증착법을 통해 무기 전기변색 물질(WO3)을 인듐주석 산화물(ITO) 전극에 증착하여 200 x 180 mm2의 면적으로 전기변색 소자를 제조한 것이 보고되었다(비특허문헌 2). 이는 ITO, 불소도핑주석 산화물(FTO) 및 은 나노와이어(AgNW)와 같은 투명 전극을 사용한 것으로 무기 재료의 증착에는 고온 열처리가 필요하고, 반복적인 굽힘에 의해 무기 재료의 전기적 특성이 저하되는 문제가 있다.For example, an A4-sized electrochromic device coated with PEDOT:PSS as an electrochromic material on a nanofiber (AgNF) electrode has been reported (Non-Patent Document 1). However, since the electrochromic element disclosed in Non-Patent Document 1 is manufactured only with a transparent AgNF electrode by a roll-to-roll process, it was difficult to manufacture the electrochromic element in multiple layers. In addition, it was reported that an inorganic electrochromic material (WO 3 ) was deposited on an indium tin oxide (ITO) electrode through sputter deposition to manufacture an electrochromic device with an area of 200 x 180 mm 2 (Non-Patent Document 2). It uses transparent electrodes such as ITO, fluorine-doped tin oxide (FTO) and silver nanowires (AgNW). High-temperature heat treatment is required for deposition of inorganic materials, and electrical properties of inorganic materials are reduced by repeated bending. have.

따라서, 상업적으로 생산이 가능한 유용성을 가지는 전기변색 소자를 제조하기 위해서는 대면적으로 제조가 가능하며, 우수한 가공성, 충분한 광학 대비, 빠른 스위칭 속도 및 유연성을 가지는 전기변색 물질의 개발이 필요하다.Therefore, in order to manufacture an electrochromic device having utility that can be commercially produced, it is necessary to develop an electrochromic material that can be manufactured over a large area, has excellent processability, sufficient optical contrast, fast switching speed, and flexibility.

S. Lin, X. Bai, H. Wang, H. Wang, J. Song, K. Huang, C. Wang, N. Wang, B. Li, M. Lei, Advanced Materials 2017, 29, 1703238. S. Lin, X. Bai, H. Wang, H. Wang, J. Song, K. Huang, C. Wang, N. Wang, B. Li, M. Lei, Advanced Materials 2017, 29, 1703238. G. Cai, P. Darmawan, X. Cheng, P. S. Lee, Advanced Energy Materials 2017, 7, 1602598. G. Cai, P. Darmawan, X. Cheng, P. S. Lee, Advanced Energy Materials 2017, 7, 1602598.

본 발명의 목적은 상업적으로 생산이 가능하며 충분한 광학 대비, 빠른 스위칭 속도 및 유연성을 가지는 전기변색 소자 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide an electrochromic device that can be commercially produced and has sufficient optical contrast, fast switching speed and flexibility, and a method for manufacturing the same.

본 발명은 폴리음이온 및 산성 물질이 도핑된 전도성 고분자를 포함하는 전기변색 물질을 제공한다.The present invention provides an electrochromic material comprising a conductive polymer doped with a polyanion and an acidic material.

또한, 본 발명은 폴리음이온 및 산성 물질을 포함하는 수성 분산액을 제조하는 단계 및 상기 수성 분산액에 전도성 고분자 단량체를 혼합하는 단계를 포함하는 전기변색 물질의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing an electrochromic material comprising the steps of preparing an aqueous dispersion containing a polyanion and an acidic material, and mixing a conductive polymer monomer in the aqueous dispersion.

또한, 본 발명은 기재에 전극 물질이 코팅된 작업전극, 기재에 전극 물질 및 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 전기변색 물질이 코팅된 상대전극 및 상기 작업전극 및 상대전극 사이에 위치하는 전해질을 포함하는 전기변색 소자를 제공한다. In addition, the present invention provides a working electrode coated with an electrode material on a substrate, a counter electrode coated with an electrode material on a substrate, and the electrochromic material of any one of claims 1 to 4, and positioned between the working electrode and the counter electrode. An electrochromic device comprising an electrolyte is provided.

또한, 본 발명은 롤-투-롤 공정을 이용한 전기변색 소자의 제조방법으로서, 기재 상에 전극 물질을 코팅하여 작업전극을 제조하는 단계, 상기 작업전극에 전해질을 코팅하는 단계 및 상기 전해질이 코팅된 작업전극에 상대전극을 적층하는 단계를 포함하는 전기변색 소자의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for manufacturing an electrochromic device using a roll-to-roll process, comprising the steps of coating an electrode material on a substrate to prepare a working electrode, coating the working electrode with an electrolyte, and coating the electrolyte It provides a method of manufacturing an electrochromic device comprising the step of stacking a counter electrode on the working electrode.

본 발명에 따른 전기변색 물질은 최적화된 도핑 효과로, 이를 사용한 전기변색 소자는 높은 착색 효율, 빠른 응답 시간 및 우수한 유연성을 나타낸다.The electrochromic material according to the present invention has an optimized doping effect, and the electrochromic device using the same exhibits high coloring efficiency, fast response time, and excellent flexibility.

또한, 상기 전기변색 소자를 사용한 스마트 윈도우는 빛의 흡수를 조절함으로써 태양 복사의 투과율을 조절하여 에너지 절약 효과가 뛰어나다.In addition, the smart window using the electrochromic device is excellent in energy saving effect by controlling the transmittance of solar radiation by controlling the absorption of light.

또한, 본 발명에 따른 전기변색 소자의 제조방법은 롤-투-롤 방법에 의하여 용액 처리 가능한 코팅 공정을 사용함으로써, 대규모의 전기변색 소자 제조가 가능하다. In addition, the method for manufacturing an electrochromic device according to the present invention uses a coating process that can be treated by a solution by a roll-to-roll method, so that the electrochromic device can be manufactured on a large scale.

도 1은 본 발명에 따른 전기변색 물질의 제조방법을 나타낸 개략도이다.
도 2는 PANI의 FT-IR 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 비교예 1(a), 제조예 1(b), 제조예 2(c) 및 제조예 3(d)에 따라 제조된 전기변색 물질의 SEM 이미지이다.
도 4는 본 발명의 비교예 1(a) 및 제조예 2(b)에 따라 제조된 전기변색 물질의 AFM 이미지이다.
도 5는 비교예 1 및 제조예 2의 전기변색 물질을 이용한 필름의 이미지이다.
도 6은 UV-Vis-NIR 분광 광도계를 사용하여 측정한 투과율 및 헤이즈를 나타낸 그래프이다.
도 7은 UV-Vis-NIR 분광 광도계를 사용하여 측정한 흡광도(a) 및 600 내지 900nm 범위에서의 UV-Vis-NIR 분광 광도계를 사용하여 측정한 흡광도(b)를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 제조예 1 내지 3 및 비교예의 전기 전도도를 나타낸 그래프이다.
도 9는 각각 비교예 1(a) 및 제조예 2(b)에 따른 전기변색 물질의 순환 전압 전류 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 전기변색 소자의 도식도이다.
도 11은 다른 전압에 대한 비교예 2(a) 및 실시예(b)에 따른 전기변색 소자의 UV-vis-NIR 분광 광도계를 사용한 흡광 스펙트럼이다.
도 12는 본 발명에 따른 실시예 2의 전기변색 소자의 탈색(a) 및 착색(b) 상태를 나타낸 이미지이다.
도 13은 각각 비교예 2(a) 및 실시예 2(b)에 따른 전기변색 소자의 광학 응답 시간을 나타낸 그래프이다.
도 14는 각각 비교예 2(a) 및 실시예 2(b)에 따른 전기변색 소자의 600 nm 파장에서 착색 효율을 나타낸 그래프이다.
도 15는 실시예 2에 따른 전기변색 소자의 순환 전압 전류 곡선(a) 및 반복적인 굽힘 사이클(b)에 대한 전기변색 소자의 흡광도 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 16은 실시예 6에 따른 전기변색 소자의 2-전극 순환 전압 전류 곡선 (a) 및 실시예 7에 따른 전기변색 소자의 2-전극 순환 전압 전류 곡선(b)이다.
도 17은 실시예 4에 따른 전기변색 소자의 2-전극 순환 전압 전류 곡선 이다.
도 18은 실시예 5에 따른 전기변색 소자의 2-전극 순환 전압 전류 곡선 이다.
도 19는 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 2의 전기변색 소자의 황산 함량에 따른 표면 전하 용량 비율을 나타낸 그래프(a) 및 실시예 2 내지 실시예 5의 전기변색 소자의 PANI : PSS의 두께에 따른 표면 전하 용량 비율을 나타낸 그래프(b)이다.
도 20은 본 발명에 따른 전기변색 소자에 대한 롤-투-롤 코팅 공정의 개략도이다.
도 21은 본 발명에 따른 롤-투-롤 공정으로 제조된 대규모 전기변색 소자의 이미지(a 및 b) 및 각각 본 발명에 따른 전기변색 소자(500mm × 600mm)의 전압 꺼짐 상태(c) 및 전압 켜짐 상태(d)를 나타낸 이미지이다.
도 22는 스마트 윈도우의 에너지 절약 효과를 평가하기 위한 장비를 나타낸 이미지(a), 300mm × 210mm × 150mm 크기의 상자에서 스마트 윈도우를 사용하지 않은(b) 및 스마트 윈도우를 사용한(c) 온도를 나타낸 그래프이다.
도 23은 스마트 윈도우의 열 차폐 효율을 나타낸 그래프이다.
1 is a schematic diagram showing a method of manufacturing an electrochromic material according to the present invention.
2 is a graph showing the FT-IR spectrum of PANI.
3 is an SEM image of the electrochromic material prepared according to Comparative Example 1 (a), Preparation Example 1 (b), Preparation Example 2 (c), and Preparation Example 3 (d) of the present invention.
4 is an AFM image of the electrochromic material prepared according to Comparative Example 1 (a) and Preparation Example 2 (b) of the present invention.
5 is an image of a film using the electrochromic material of Comparative Example 1 and Preparation Example 2.
6 is a graph showing transmittance and haze measured using a UV-Vis-NIR spectrophotometer.
7 is a graph showing absorbance (a) measured using a UV-Vis-NIR spectrophotometer and absorbance measured using a UV-Vis-NIR spectrophotometer in a range of 600 to 900 nm (b).
8 is a graph showing the electrical conductivity of Preparation Examples 1 to 3 and Comparative Examples according to the present invention.
9 is a graph showing cyclic voltage and current curves of electrochromic materials according to Comparative Example 1 (a) and Preparation Example 2 (b), respectively.
10 is a schematic diagram of an electrochromic device according to the present invention.
11 is an absorption spectrum using a UV-vis-NIR spectrophotometer of the electrochromic device according to Comparative Example 2 (a) and Example (b) for different voltages.
12 is an image showing discoloration (a) and coloring (b) states of the electrochromic device of Example 2 according to the present invention.
13 is a graph showing the optical response time of the electrochromic device according to Comparative Example 2 (a) and Example 2 (b), respectively.
14 is a graph showing the coloring efficiency at 600 nm wavelength of the electrochromic device according to Comparative Example 2 (a) and Example 2 (b), respectively.
15 is a graph showing a cyclic voltage current curve (a) and an absorbance spectrum of the electrochromic device with respect to repeated bending cycles (b) of the electrochromic device according to Example 2;
16 is a two-electrode cyclic voltammetry curve (a) of the electrochromic device according to Example 6 and a two-electrode cyclic voltammetry curve (b) of the electrochromic device according to Example 7;
17 is a two-electrode cyclic voltammetry curve of the electrochromic device according to Example 4.
18 is a two-electrode cyclic voltammetry curve of the electrochromic device according to Example 5;
19 is a graph (a) showing the surface charge capacity ratio according to the sulfuric acid content of the electrochromic devices of Examples 1, 2 and Comparative Example 2, and PANI: PSS of the electrochromic devices of Examples 2 to 5; It is a graph (b) showing the surface charge capacity ratio according to the thickness.
20 is a schematic diagram of a roll-to-roll coating process for an electrochromic device according to the present invention.
21 is an image (a and b) of a large-scale electrochromic device manufactured by a roll-to-roll process according to the present invention, and a voltage-off state (c) and voltage of the electrochromic device (500 mm × 600 mm) according to the present invention, respectively; It is an image showing the on state (d).
22 is an image showing the equipment for evaluating the energy saving effect of the smart window (a), without using the smart window (b) and using the smart window (c) in a box with a size of 300 mm × 210 mm × 150 mm It is a graph.
23 is a graph showing the heat shielding efficiency of a smart window.

본 출원은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.Since the present application can make various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description.

그러나, 이는 본 출원을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 출원의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 출원의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, this is not intended to limit the present application to a specific embodiment, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present application. In describing the present application, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present application, the detailed description thereof will be omitted.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 출원을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terms used in the present application are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present application. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, terms such as “comprises” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 도시된 구성은 본 출원의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 출원의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있다.Accordingly, the configuration shown in the embodiment described in the present specification is only one of the most preferred embodiments of the present application and does not represent all the technical ideas of the present application, so various equivalents that can be substituted for them at the time of the present application and variations.

또한, 본 출원에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.In addition, it should be understood that the accompanying drawings in the present application are enlarged or reduced for convenience of description.

본 발명은 폴리음이온 및 산성 물질이 도핑된 전도성 고분자를 포함하는 전기변색 물질을 제공한다.The present invention provides an electrochromic material comprising a conductive polymer doped with a polyanion and an acidic material.

전기변색은 전압을 인가하였을 때 전기장 방향에 의해 가역적으로 색이 변하는 현상을 말하며, 전기변색 물질은 전기 화학적 산화 및 환원 반응에 의해 투과율, 반사율 및 흡수와 같은 광학적 특성이 가역적으로 변하는 물질이다.Electrochromism refers to a phenomenon in which the color changes reversibly depending on the direction of the electric field when a voltage is applied.

폴리음이온은 음이온기를 가지는 모노머 단위를 분자 내에 둘 이상 가지는 중합체로서, 폴리음이온의 음이온기는 전도성 고분자에 대한 도펀트로서 작용하여 전도성 고분자의 도전성을 향상시킬 수 있다.The polyanion is a polymer having two or more monomer units having an anion group in a molecule, and the anion group of the polyanion may act as a dopant for the conductive polymer to improve the conductivity of the conductive polymer.

폴리음이온의 음이온기로는 설폰기 또는 카복실기일 수 있다.The anion group of the polyanion may be a sulfone group or a carboxyl group.

상기 폴리음이온은 예를 들어, 폴리스티렌설포네이트, 폴리비닐설포네이트, 폴리비닐카복실레이트, 폴리스티렌카복실레이트일 수 있다.The polyanion may be, for example, polystyrene sulfonate, polyvinyl sulfonate, polyvinyl carboxylate, or polystyrene carboxylate.

상기 폴리음이온은 전도성 고분자의 도전성을 향상 시키는 면에서 폴리스티렌설포네이트일 수 있다.The polyanion may be polystyrene sulfonate in terms of improving the conductivity of the conductive polymer.

상기 산성 물질은 물에 용해되어 이온화하여 수소 이온을 내놓는 물질로서, 예를 들어, 질산, 염산, 인산, 황산, 불산, 브롬산, 또는 요오드산일 수 있다.The acidic material is dissolved in water and ionized to release hydrogen ions, and may be, for example, nitric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, hydrobromic acid, or iodic acid.

본 발명에서는 산성 물질을 전도성 고분자에 도펀트로서 첨가함으로써, 전기변색 물질의 전기전도도를 향상시키고, 이를 포함하는 전기변색 소자는 높은 착색 효율, 빠른 응답 시간 및 우수한 유연성을 나타낼 수 있다.In the present invention, by adding an acidic material as a dopant to the conductive polymer, the electrical conductivity of the electrochromic material is improved, and the electrochromic device including the same can exhibit high coloring efficiency, fast response time, and excellent flexibility.

또한, 본 발명에서는 폴리음이온 및 산성 물질이 전도성 고분자에 대한 도펀트로 작용하여, 이들의 조합에 따른 시너지 효과로서, 전기변색 물질의 전기전도도를 향상시키고, 이를 포함하는 전기변색 소자는 높은 착색 효율, 빠른 응답 시간 및 우수한 유연성을 나타낼 수 있다.In addition, in the present invention, the polyanion and the acidic material act as a dopant for the conductive polymer, and as a synergistic effect according to the combination thereof, the electrical conductivity of the electrochromic material is improved, and the electrochromic device including the same has high coloring efficiency, It can exhibit fast response time and excellent flexibility.

상기 전도성 고분자는 PEDOT(폴리(3,4-에틸렌 디옥시티오펜))로 대표되는 폴리티오펜계 고분자, 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리파라페닐렌, 폴리파라페닐렌 비닐렌 또는 폴리플루오렌일 수 있으며, 예를 들어, 상기 전도성 고분자는 폴리아닐린일 수 있다. 전도성 고분자로서 폴리아닐린을 이용하는 경우 용액 처리 가능한 장점이 있으며, 이를 통해 대규모의 전기변색 소자의 제조가 가능하다.The conductive polymer is a polythiophene-based polymer represented by PEDOT (poly(3,4-ethylene dioxythiophene)), polypyrrole, polyaniline, polyacetylene, polyparaphenylene, polyparaphenylene vinylene, or polyfluorenyl may be, for example, the conductive polymer may be polyaniline. When polyaniline is used as a conductive polymer, there is an advantage that it can be treated with a solution, and through this, it is possible to manufacture a large-scale electrochromic device.

상기 전기변색 물질은 UV-vis 흡수 스펙트럼 측정 시 730nm 내지 773nm 범위에서 최대 흡수 피크를 가질 수 있으며, 예를 들어, 750nm 내지 773nm, 755nm 내지 773nm, 760nm 내지 773nm, 760nm 내지 770nm 또는 750nm 내지 760nm일 수 있다.The electrochromic material may have a maximum absorption peak in the range of 730 nm to 773 nm when measuring UV-vis   absorption spectrum, for example, 750 nm to 773 nm, 755 nm to 773 nm, 760 nm to 773 nm, 760 nm to 770 nm, or 750 nm to 760 nm have.

이때, 산성 물질의 도펀트가 도핑되지 않은 전기변색 물질은 상기 범위보다 높은 파장을 가질 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 전기변색 물질은 산성 물질의 도핑 효과로 인하여 UV-vis 흡수 스펙트럼 측정 시 최대 흡수 피크가 더 짧은 파장으로 이동할 수 있다.In this case, the electrochromic material not doped with the dopant of the acidic material may have a wavelength higher than the above range. That is, in the electrochromic material according to the present invention, the maximum absorption peak may be shifted to a shorter wavelength when measuring the UV-vis   absorption spectrum due to the doping effect of the acidic material.

UV-vis 흡수 스펙트럼 측정 시 산성 물질이 도핑되지 않은 전기변색 물질의 최대 흡수 피크(A)에서 산성 물질이 도핑된 전기변색 물질의 최대 흡수 피크(B)의 편차는 1 내지 80nm일 수 있으며, 예를 들어, 1 내지 50nm, 1 내지 30nm, 1 내지 20nm 또는 1 내지 10nm일 수 있다.When measuring the UV-vis  absorption spectrum, the deviation of the maximum absorption peak (B) of the electrochromic material doped with an acid from the maximum absorption peak (A) of the electrochromic material not doped with the acidic material may be 1 to 80 nm, e.g. For example, it may be 1 to 50 nm, 1 to 30 nm, 1 to 20 nm, or 1 to 10 nm.

또한, 상기 전기변색 물질은 원자간력 현미경(Atomic Force Microscope, AFM) 이미지를 통해 계산된 표면 거칠기(RMS(Rq): root mean square)값이 1.8nm 이상일 수 있으며, 예를 들어, 표면 거칠기(Rq)가 2.0nm 이상, 2.5nm 이상 또는 3.0nm 이상일 수 있다. 상한은 특별히 제한되지 않으나, 5nm 이하일 수 있다.In addition, the electrochromic material may have a surface roughness (RMS(Rq): root mean square) value of 1.8 nm or more calculated through an atomic force microscope (AFM) image, for example, the surface roughness ( Rq) may be 2.0 nm or more, 2.5 nm or more, or 3.0 nm or more. The upper limit is not particularly limited, but may be 5 nm or less.

상기 전기변색 물질은 산성 물질의 도핑 효과로 인하여 입자 크기가 증가하여 이에 따라 표면 거칠기가 높을 수 있으며, 이에 따라, 전기변색 물질의 전기 전도도가 높아질 수 있다.The electrochromic material may have an increased particle size due to the doping effect of the acidic material, and thus may have a high surface roughness, and thus the electrical conductivity of the electrochromic material may be increased.

또한, 상기 전기변색 물질은 ASTM D1003에 의해 측정한 헤이즈가 10.0% 이하일 수 있으며, 예를 들어, 8% 이하, 7% 이하 또는 6% 이하일 수 있고, 하한은 특별히 제한되지 않으나, 1% 이상일 수 있다.In addition, the electrochromic material may have a haze measured by ASTM D1003 of 10.0% or less, for example, 8% or less, 7% or less, or 6% or less, and the lower limit is not particularly limited, but may be 1% or more have.

상기 헤이즈는 산성 물질의 함량이 높아지는 경우 높아질 수 있으며, 헤이즈가 높은 경우 스마트 윈도우에 적용하기에는 바람직하지 않다.The haze may increase when the content of the acidic material increases, and when the haze is high, it is not preferable to apply the haze to the smart window.

또한, 상기 전기변색 물질은 전기 전도도가 0.01Scm-1 이상일 수 있으며, 예를 들어, 0.04Scm-1 이상, 0.05Scm-1 이상, 0.1Scm-1 이상, 1.0Scm-1 이상 또는 2.0Scm-1 이상일 수 있으며, 상한은 2.5Scm-1 이하, 3.0Scm-1 이하 또는 3.5Scm-1 이하일 수 있다.In addition, the electrochromic material may have an electrical conductivity of 0.01Scm -1 or more, for example, 0.04Scm -1 or more, 0.05Scm -1 or more, 0.1Scm -1 or more, 1.0Scm -1 or more, or 2.0Scm -1 or more, and the upper limit may be 2.5Scm -1 or less, 3.0Scm -1 or less, or 3.5Scm -1 or less.

상기 전기변색 물질의 UV-Vis-NIR 분광 광도계를 이용한 투과율은 85% 이상 또는 87% 이상일 수 있다.The transmittance of the electrochromic material using a UV-Vis-NIR spectrophotometer may be 85% or more or 87% or more.

본 발명에 따른 전기변색 물질은 상기와 같은 헤이즈, 전기 전도도 및 투과율 범위를 만족함으로써, 이를 포함하는 전기변색 소자 제조 시 높은 착색 효율, 빠른 응답 시간 및 우수한 유연성을 가지면서도 투명하여 스마트 윈도우에 적합할 수 있다.The electrochromic material according to the present invention satisfies the haze, electrical conductivity and transmittance ranges as described above, so that it is transparent while having high coloring efficiency, fast response time, and excellent flexibility when manufacturing an electrochromic device including the same, so that it is suitable for a smart window. can

또한, 본 발명은 폴리음이온 및 산성 물질을 포함하는 수성 분산액을 제조하는 단계 및 상기 수성 분산액에 전도성 고분자 단량체를 혼합하는 단계를 포함하는 전기변색 물질의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing an electrochromic material comprising the steps of preparing an aqueous dispersion containing a polyanion and an acidic material, and mixing a conductive polymer monomer in the aqueous dispersion.

상기 산성 물질은 황산일 수 있으며, 상기 산성 물질의 농도는 0.01 내지 1M일 수 있고, 예를 들어, 상기 산성 물질의 농도는 0.01 내지 0.7M, 0.01 내지 0.3M, 0.1 내지 0.7M 또는 0.3 내지 0.7M일 수 있다.The acidic substance may be sulfuric acid, and the concentration of the acidic substance may be 0.01 to 1M, for example, the concentration of the acidic substance is 0.01 to 0.7M, 0.01 to 0.3M, 0.1 to 0.7M, or 0.3 to 0.7 may be M.

상기 산성 물질의 농도는 사용된 탈이온수의 부피를 기준으로 할 수 있다. The concentration of the acidic material may be based on the volume of deionized water used.

산성 물질의 농도가 상기 범위를 만족함으로써, 제조된 전기변색 물질은 높은 전기 전도도를 가지면서도 헤이즈가 낮고 투과율이 높을 수 있다. When the concentration of the acidic material satisfies the above range, the prepared electrochromic material may have low haze and high transmittance while having high electrical conductivity.

상기 폴리음이온은 폴리스티렌설포네이트(polystyrene sulfonate)일 수 있다.The polyanion may be polystyrene sulfonate.

상기 전도성 고분자 단량체는 아닐린일 수 있다.The conductive polymer monomer may be aniline.

상기 폴리음이온 및 산성 물질이 전도성 고분자에 대하여 각각 제1 및 제2 도펀트로 작용함으로써, 도핑 효과에 의하여 제조된 전기변색 물질은 높은 전기 전도도를 가지면서도 헤이즈가 낮고 투과율이 높을 수 있으며, 이를 포함하는 전기변색 소자 제조 시 높은 착색 효율, 빠른 응답 시간 및 우수한 유연성을 가지면서도 투명하여 스마트 윈도우에 적합할 수 있다.Since the polyanion and the acidic material act as first and second dopants for the conductive polymer, respectively, the electrochromic material prepared by the doping effect may have high electrical conductivity and low haze and high transmittance, including When manufacturing an electrochromic device, it can be suitable for a smart window because it is transparent while having high coloring efficiency, fast response time, and excellent flexibility.

또한, 본 발명은 기재에 전극 물질이 코팅된 작업전극; 기재에 전극 물질 및 상기 전기변색 물질이 코팅된 상대전극; 및 상기 작업전극 및 상대전극 사이에 위치하는 전해질을 포함하는 전기변색 소자를 제공할 수 있다.In addition, the present invention is a working electrode coated with an electrode material on a substrate; a counter electrode coated with an electrode material and the electrochromic material on a substrate; and an electrolyte positioned between the working electrode and the counter electrode may be provided.

이때, 상기 상대전극은 기재에 전극 물질이 코팅된 이후에 그 상부에 전기변색 물질이 코팅될 수 있다.In this case, the counter electrode may be coated with an electrochromic material thereon after the electrode material is coated on the substrate.

상기 전극 물질은 PEDOT : PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) : poly(styrenesulfonate))일 수 있다. The electrode material may be PEDOT : PSS (Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)).

상기 전기변색 물질의 코팅 두께는 100nm 내지 700nm일 수 있으며, 예를 들어, 상기 전기변색 물질의 코팅 두께는 300nm 내지 700nm, 450nm 내지 700nm, 450nm 내지 600nm, 450nm 내지 580nm일 수 있다.The coating thickness of the electrochromic material may be 100 nm to 700 nm, for example, the coating thickness of the electrochromic material may be 300 nm to 700 nm, 450 nm to 700 nm, 450 nm to 600 nm, 450 nm to 580 nm.

본 발명에 따른 전기변색 소자는 전기변색 물질을 상대 전극으로 포함함으로써, 높은 착색 효율, 빠른 응답 시간과 우수한 유연성을 가질 수 있으며, 용액 처리 가능하여 대규모의 전기변색 소자 제조가 가능하다.The electrochromic device according to the present invention includes an electrochromic material as a counter electrode, so it can have high coloring efficiency, fast response time, and excellent flexibility, and can be solution processed, so that a large-scale electrochromic device can be manufactured.

또한, 본 발명은 롤-투-롤 공정을 이용한 전기변색 소자의 제조방법으로서, 기재 상에 전극 물질을 코팅하여 작업전극을 제조하는 단계; 상기 작업전극에 전해질을 코팅하는 단계; 및 상기 전해질이 코팅된 작업전극에 상대전극을 적층하는 단계를 포함하는 전기변색 소자의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for manufacturing an electrochromic device using a roll-to-roll process, comprising the steps of: preparing a working electrode by coating an electrode material on a substrate; coating the working electrode with an electrolyte; and laminating a counter electrode on the working electrode coated with the electrolyte.

상기 상대전극은, 기재; 상기 기재 상에 코팅된 전극 물질; 및 상기 전극 물질 상에 코팅된 전술한 전기변색 물질을 포함할 수 있다.The counter electrode may include a substrate; an electrode material coated on the substrate; and the aforementioned electrochromic material coated on the electrode material.

상기 코팅된 전기변색 물질의 두께는 450nm 내지 600nm일 수 있다. 또한, 상기 전극 물질의 두께는 450nm 내지 600nm일 수 있다. 상기와 같은 두께 범위를 가지는 경우 산화 환원 시 이동하는 전하의 양이 적절한 균형을 이루어 우수한 전기화학적 효과를 가질 수 있다. The coated electrochromic material may have a thickness of 450 nm to 600 nm. In addition, the thickness of the electrode material may be 450 nm to 600 nm. In the case of having the thickness range as described above, the amount of electric charge transferred during oxidation-reduction may be properly balanced to have an excellent electrochemical effect.

상기 전해질은 하이드로퀴논을 포함할 수 있다. 전해질에 하이드로퀴논을 포함함으로서, 전기변색 소자의 수명 안정성이 증가할 수 있다. The electrolyte may include hydroquinone. By including hydroquinone in the electrolyte, the lifetime stability of the electrochromic device may be increased.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로써 본 발명이 제한되어서는 아니된다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention are presented. However, the examples described below are only for specifically illustrating or explaining the present invention, and thus the present invention is not limited thereto.

본 발명에 사용된 시약은 3,4-에틸렌디옥시티오펜(3,4-Ethylenedioxythiophene, EDOT, 97 %), 아닐린 (Ani, ≥ 99.5 %), 과황산나트륨(Na2S2O8, ≥ 99.0 %), 황산제이철(Iron(III) sulfate, Fe2(SO4)3, 97 %], 폴리 (스티렌 설포네이트)(PSS), 디메틸 설폭사이드(DMSO), 폴리(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트(poly(ethylene glycol) diacrylate, PEGDA, C10H14O4, 평균 Mn 700), 1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤(C13H16O2, 99 %), 하이드로퀴논(C6H6O2), 페로센 카복실산(Ferrocenecarboxylic acid, FcCOOH), 양이온 교환 수지 및 음이온 교환 수지는 시그마 알드리치 사(Sigma Aldrich Co.,)에서 구입하였으며, 아크릴아미드(C3H5NO, 98+%)는 써모피셔 사이언티픽 인코포레이티드(Thermo Fisher scientific Inc.,)에서 구입하였다. 또한, BYK-3440은 BYK에서 구입하였으며, 황산 용액(H2SO4)은 덕산 시약(Duksan reagents)에서 구입하였다. 모든 시약을 별도의 정제없이 그대로 사용하였으며, 증류된 탈이온수(DDI)를 실험 전체에 걸쳐 사용하였다.The reagent used in the present invention is 3,4-ethylenedioxythiophene (3,4-Ethylenedioxythiophene, EDOT, 97%), aniline (Ani, ≥ 99.5%), sodium persulfate (Na2S2O8, ≥ 99.0%), ferric sulfate ( Iron(III) sulfate, Fe 2 (SO 4 ) 3 , 97 %], poly(styrene sulfonate) (PSS), dimethyl sulfoxide (DMSO), poly(ethylene glycol) diacrylate , PEGDA, C 10 H 14 O 4 , average Mn 700), 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (C 13 H 16 O 2 , 99 %), hydroquinone (C 6 H 6 O 2 ), Ferrocenecarboxylic acid acid, FcCOOH), cation exchange resin and anion exchange resin were purchased from Sigma Aldrich Co., and acrylamide (C 3 H 5 NO, 98 + %) was obtained from Thermo Fisher Scientific Inc. ( Thermo Fisher scientific Inc.,).In addition, BYK-3440 was purchased from BYK, and sulfuric acid solution (H 2 SO 4 ) was purchased from Duksan reagents.All reagents were used without further purification. and distilled deionized water (DDI) was used throughout the experiment.

전기변색 물질의 제조 - 제조예 1 내지 4 및 비교예Preparation of electrochromic material - Preparation Examples 1 to 4 and Comparative Examples

화학적 산화 중합을 통해 전도성 고분자(폴리아닐린, PANI)에 산성 물질(황산) 및 폴리음이온(PSS)이 도핑된 전기변색 물질로서 황산 도핑 PANI : PSS를 합성하였다.Sulfuric acid-doped PANI: PSS was synthesized as an electrochromic material in which an acidic material (sulfuric acid) and polyanion (PSS) were doped into a conductive polymer (polyaniline, PANI) through chemical oxidation polymerization.

구체적으로, PSS 용액 62.54 ml 및 황산 0.05M의 수성 분산액을 부드럽게 교반한 후 30분 동안 불활성 질소 기체(N2, 99.999%)로 탈기시켰다. 교반된 용액에 산화제, 황산제이철(증류수 중 0.057g) 및 과황산나트륨(sodium persulfate)(증류수 중 3.43g)을 실온에서 첨가하고 30분 동안 계속 교반하였다. 용액을 아닐린 단량체(1.2ml)와 혼합하여 중합 반응을 개시하고, 23시간 동안 반응을 진행시켜 내용물이 짙은 녹색을 띄도록 하였다. 잔류 이온을 제거하기 위해, 생성물을 실온에서 1시간 동안 양이온 및 음이온 교환 수지와 혼합하였다. 최종적으로, 혼합물을 여과하고, 여과액으로서 짙은 녹색 액체 용액을 수득 하여 이를 제조예 1로 하였다.Specifically, an aqueous dispersion of 62.54 ml of PSS solution and 0.05M sulfuric acid was gently stirred and then degassed with inert nitrogen gas (N2, 99.999%) for 30 minutes. To the stirred solution, oxidizing agent, ferric sulfate (0.057 g in distilled water) and sodium persulfate (3.43 g in distilled water) were added at room temperature and stirring was continued for 30 minutes. The solution was mixed with an aniline monomer (1.2 ml) to initiate a polymerization reaction, and the reaction was allowed to proceed for 23 hours so that the contents were dark green. To remove residual ions, the product was mixed with cation and anion exchange resins at room temperature for 1 hour. Finally, the mixture was filtered, and a dark green liquid solution was obtained as a filtrate, which was referred to as Preparation Example 1.

황산의 농도를 0.2M(제조예 2), 0.5M(제조예 3) 및 1.0M(제조예 4)로 변경한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 전기변색 물질을 제조하였다. An electrochromic material was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the concentration of sulfuric acid was changed to 0.2M (Preparation Example 2), 0.5M (Preparation Example 3) and 1.0M (Preparation Example 4).

비교예 1Comparative Example 1

전기화학적 특성과 전기변색 특성을 비교하기 위하여, 황산을 도핑하지 않은 PANI : PSS를 비교예로 하였다. 황산 첨가를 제외하고는, 제조예와 유사한 방식으로 합성하였다. In order to compare the electrochemical properties and the electrochromic properties, PANI: PSS not doped with sulfuric acid was used as a comparative example. Except for the addition of sulfuric acid, it was synthesized in the same manner as in Preparation Example.

전기변색 소자의 제조 - 실시예 1 내지 7 및 비교예 2Preparation of electrochromic device - Examples 1 to 7 and Comparative Example 2

실시예 1Example 1

작업전극의 제조Manufacture of working electrode

기재로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 사용하고, 전극 물질로서 PEDOT : PSS를 사용하였다.Polyethylene terephthalate (PET) was used as a substrate, and PEDOT: PSS was used as an electrode material.

구체적으로, PEDOT : PSS를 바-코팅(bar-coating) 방법으로 PET 기재 상에 550nm 두께로 코팅한 후, 오븐(convection oven)을 사용하여 4분 동안 150℃에서 건조하였다. Specifically, PEDOT: PSS was coated on a PET substrate to a thickness of 550 nm by a bar-coating method, and then dried at 150° C. for 4 minutes using a convection oven.

상대전극의 제조Preparation of counter electrode

PEDOT : PSS를 바-코팅(bar-coating) 방법으로 PET 기재 상에 550nm의 두께로 코팅한 후, 오븐(convection oven)을 사용하여 4분 동안 150℃에서 건조하였다. 이 후, 제조예 1의 0.05M 황산 도핑 PANI : PSS 필름을 애노드 전기변색층으로서 상기 PET 기재 상에 코팅된 PEDOT : PSS 전극 상에 550nm의 두께로 코팅하였다.PEDOT: PSS was coated on a PET substrate to a thickness of 550 nm by a bar-coating method, and then dried at 150° C. for 4 minutes using a convection oven. Thereafter, the 0.05M sulfuric acid-doped PANI:PSS film of Preparation Example 1 was coated on the PEDOT:PSS electrode coated on the PET substrate as an anode electrochromic layer to a thickness of 550 nm.

이 후, 상기 방법과 동일하게 오븐(convection oven)을 사용하여 4분 동안 150℃에서 건조 공정을 수행하였다. Thereafter, a drying process was performed at 150° C. for 4 minutes using a convection oven in the same manner as in the above method.

전해질의 제조Preparation of electrolytes

수지 용액과 1M H2SO4를 1 : 1 중량비로 혼합하여 고분자 전해질 용액을 제조하였다. 상기 수지 용액은 광개시제로서 0.115g의 1-하이드록시 사이클로헥실 페닐 케톤 및 DMSO 용매의 가교제로서 0.788g의 PEGDA를 8g의 아크릴아미드에 용해시켜 제조하였다. 전자 공여체로서, 하이드로퀴논(HQ)을 총 용액의 0.7중량%로 용액에 첨가하였다. A polymer electrolyte solution was prepared by mixing the resin solution and 1M H 2 SO 4 in a weight ratio of 1:1. The resin solution was prepared by dissolving 0.115 g of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone as a photoinitiator and 0.788 g of PEGDA as a crosslinking agent in DMSO solvent in 8 g of acrylamide. As the electron donor, hydroquinone (HQ) was added to the solution at 0.7% by weight of the total solution.

전기변색 소자의 제조Manufacturing of electrochromic devices

닥터 블레이드로 고분자 전해질을 작업전극 상에 코팅하고 365 nm의 파장에서 10초 동안 UV로 광 경화시켰다. 상기 전해질이 코팅된 작업전극 및 상대 전극을 롤-투-롤 공정으로 조립하여 전기변색 소자를 제조하였다.Polyelectrolyte was coated on the working electrode with a doctor blade and photocured with UV light at a wavelength of 365 nm for 10 seconds. The electrochromic device was manufactured by assembling the electrolyte-coated working electrode and the counter electrode in a roll-to-roll process.

구체적으로, 펌프, 슬롯-다이 헤드, 열 건조 구역 및 UV 경화 램프로 구성된 롤-투-롤 공정을 통해 500 mm 폭의 PET 기판 상에 PEDOT : PSS 코팅된 PEDOT : PSS 작업전극 상에 중합체 전해질을 침착(deposited)시킨 후, 24,000J/cm2 광량으로 UV 경화 공정을 수행하였다. Specifically, a PEDOT: PSS coated PEDOT: PSS working electrode was coated with a polymer electrolyte on a 500 mm wide PET substrate through a roll-to-roll process consisting of a pump, slot-die head, thermal drying zone and UV curing lamp. After being deposited (deposited), a UV curing process was performed at 24,000J/cm 2 light quantity.

또한, 동일하게 롤-투-롤 공정으로 PET 기판 상에 PEDOT : PSS 코팅한 후 PANI : PSS를 코팅 및 경화하여 상대 전극을 제조하였다.Also, PEDOT:PSS was coated on a PET substrate in the same roll-to-roll process, and then PANI:PSS was coated and cured to prepare a counter electrode.

미리 제조된 상기 상대 전극을 전해질이 코팅된 PEDOT : PSS 작업전극에 롤-투-롤 공정으로 적층하여 전기변색 소자를 제조하였다.The electrochromic device was manufactured by laminating the previously prepared counter electrode on an electrolyte-coated PEDOT:PSS working electrode in a roll-to-roll process.

실시예 2Example 2

상대 전극에서 제조예 2의 0.2M 황산 도핑 PANI : PSS 필름을 애노드 전기변색층으로서 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 전기변색 소자를 제조하였다.An electrochromic device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the 0.2M sulfuric acid-doped PANI:PSS film of Preparation Example 2 was used as the anode electrochromic layer in the counter electrode.

실시예 3Example 3

상대 전극에서 PANI : PSS를 250nm의 두께로 코팅한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 전기변색 소자를 제조하였다.An electrochromic device was manufactured in the same manner as in Example 2, except that PANI:PSS was coated to a thickness of 250 nm on the counter electrode.

실시예 4Example 4

상대 전극에서 PANI : PSS를 400nm의 두께로 코팅한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 전기변색 소자를 제조하였다.An electrochromic device was manufactured in the same manner as in Example 2, except that PANI:PSS was coated to a thickness of 400 nm on the counter electrode.

실시예 5Example 5

상대 전극에서 PANI : PSS를 600nm의 두께로 코팅한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 전기변색 소자를 제조하였다.An electrochromic device was manufactured in the same manner as in Example 2, except that PANI:PSS was coated to a thickness of 600 nm on the counter electrode.

실시예 6Example 6

전해질에서 전자 공여체로 하이드로퀴논(HQ)을 총 용액의 0.5중량%로 용액에 첨가한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 전기변색 소자를 제조하였다. An electrochromic device was prepared in the same manner as in Example 2, except that hydroquinone (HQ) was added to the solution in an amount of 0.5% by weight of the total solution as an electron donor in the electrolyte.

실시예 7Example 7

전해질에서 전자 공여체로 하이드로퀴논(HQ)을 총 용액의 0.5중량% 및 FcCOOH를 총 용액의 0.1중량%로 용액에 첨가한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 전기변색 소자를 제조하였다.An electrochromic device was prepared in the same manner as in Example 2, except that hydroquinone (HQ) as an electron donor in the electrolyte was added to the solution at 0.5% by weight of the total solution and FcCOOH at 0.1% by weight of the total solution.

실시예 8Example 8

전해질에서 전자 공여체로 FcCOOH를 총 용액의 0.1중량%로 용액에 첨가한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 전기변색 소자를 제조하였다.An electrochromic device was prepared in the same manner as in Example 2, except that FcCOOH was added to the solution in an amount of 0.1% by weight of the total solution as an electron donor in the electrolyte.

실시예 9Example 9

전해질에서 전자 공여체로 FcCOOH를 총 용액의 0.2중량%로 용액에 첨가한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 전기변색 소자를 제조하였다.An electrochromic device was prepared in the same manner as in Example 2, except that FcCOOH was added to the solution in an amount of 0.2% by weight of the total solution as an electron donor in the electrolyte.

비교예 2Comparative Example 2

황산 도핑 PANI : PSS 필름을 애노드 전기변색층으로 사용하지 않은 것을 제외하고 실시예 2와 동일하게 전기변색 소자를 제조하였다.Sulfuric acid-doped PANI: An electrochromic device was prepared in the same manner as in Example 2, except that the PSS film was not used as the anode electrochromic layer.

히기 표 1에 실시예 1 내지 7 및 비교예 2의 특징을 정리하여 나타내었다.The characteristics of Examples 1 to 7 and Comparative Example 2 are summarized in Table 1 below.

구분division 상대전극counter electrode 전해질electrolyte 황산(M)sulfuric acid (M) 두께(nm)Thickness (nm) 전자공여체electron donor 함량(중량%)content (wt%) 실시예 1Example 1 0.050.05 550550 HQHQ 0.70.7 실시예 2Example 2 0.20.2 550550 HQHQ 0.70.7 실시예 3Example 3 0.20.2 250250 HQHQ 0.70.7 실시예 4Example 4 0.20.2 400400 HQHQ 0.70.7 실시예 5Example 5 0.20.2 600600 HQHQ 0.70.7 실시예 6Example 6 0.20.2 550550 HQHQ 0.50.5 실시예 7Example 7 0.20.2 550550 HQ/FcCOOHHQ/FcCOOH 0.5/0.10.5/0.1 실시예 8Example 8 0.20.2 550550 FcCOOHFcCOOH 0.10.1 실시예 9Example 9 0.20.2 550550 FcCOOHFcCOOH 0.20.2 비교예 2Comparative Example 2 -- -- HQHQ 0.70.7

특성 분석 Characterization

전극물질(PEDOT : PSS) 및 전기변색 물질(PANI : PSS)의 형태 분석은 전계방출 주사전자 현미경(FE-SEM; JEOL-7800F)을 사용하여 수행하였다. 태핑(tapping) 모드에서 원자간력 현미경(AFM; Park systems/NX-10)을 사용하여 표면 형태를 분석하였으며, FT-IR 스펙트럼은 ATR 모드에서 FT-IR 분광기(Bruker, 모델 Vertex 70)를 사용하여 수행하였다. 전극 물질 및 전기변색 물질의 시트 저항은 4-포인트 프로브 방법(NAPSON, RT-70V/RG5)에 의해 측정하였고, 필름의 두께는 표면 프로파일러(Bruker, Dektak XT Stylus Profiler)에 의해 측정하였다. 이때, 표면 프로파일러를 사용하여 각 필름의 두께를 측정하여 두께 값의 5 배를 측정하고 평균값을 계산하였다. UV-Vis-NIR 분광 광도계(Avantes, Avalight-DH-s)를 사용하여 광학 특성(투과율 및 흡광도)을 측정하였다. 작동 및 상대 전극을 가지고 Ag 와이어를 기준 전극으로 사용한 3 전극 셀에서 전위차 조절기 (Parstat MC)를 사용하여 순환 전압 전류 측정을 수행하였다. 에너지 절약 효과를 확인하기 위한 온도 변화 및 열 차폐 특성은 적외선 전구(250W, PHILIPS) 및 열 화상 카메라(Testo 868)를 사용하여 측정하였다. 열 프로파일을 얻기 위하여 아크릴레이트로 제조된 블랙 박스(300mm x 210mm x 150mm)를 사용하였으며, 전기변색 스마트 윈도우 필름의 존재 및 부재에서 온도 변화를 측정하기 위해 온도계 및 적외선 램프가 사용되었다. 블랙 박스와 램프 사이의 거리는 300mm이고 IR 램프는 300 초 동안 가동하였다. 또한, 표면 전하 용량 비율(Surface charge capacity ratio)은 전위차 조절기(Parstat MC) 를 사용하여 시간대전류법(Chronoamperometry)으로 측정하였다..Morphological analysis of the electrode material (PEDOT: PSS) and the electrochromic material (PANI: PSS) was performed using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM; JEOL-7800F). The surface morphology was analyzed using an atomic force microscope (AFM; Park systems/NX-10) in tapping mode, and FT-IR spectra were analyzed using an FT-IR spectrometer (Bruker, model Vertex 70) in ATR mode. was performed. The sheet resistance of the electrode material and the electrochromic material was measured by a 4-point probe method (NAPSON, RT-70V/RG5), and the thickness of the film was measured by a surface profiler (Bruker, Dektak XT Stylus Profiler). At this time, the thickness of each film was measured using a surface profiler to measure 5 times the thickness value, and an average value was calculated. Optical properties (transmittance and absorbance) were measured using a UV-Vis-NIR spectrophotometer (Avantes, Avalight-DH-s). Cyclic voltammetry was performed using a potentiometer (Parstat MC) in a three-electrode cell with working and counter electrodes and Ag wire as reference electrode. The temperature change and heat shielding properties to confirm the energy saving effect were measured using an infrared light bulb (250W, PHILIPS) and a thermal imaging camera (Testo 868). A black box (300 mm x 210 mm x 150 mm) made of acrylate was used to obtain the thermal profile, and a thermometer and an infrared lamp were used to measure the temperature change in the presence and absence of the electrochromic smart window film. The distance between the black box and the lamp was 300 mm and the IR lamp was operated for 300 seconds. In addition, the surface charge capacity ratio (Surface charge capacity ratio) was measured by chronoamperometry using a potentiometer (Parstat MC).

도 1은 전기변색 물질의 합성 과정을 나타낸다. PSS 용액에서 폴리아닐린(PANI)의 합성은 화학적 산화 중합을 사용하였으며, 제2 도펀트로 황산을 도입하였다. PSS는 PANI가 물에 분산될 수 있게 하며, 이는 제1 도펀트로서 작용한다. 1 shows the synthesis process of an electrochromic material. For the synthesis of polyaniline (PANI) in PSS solution, chemical oxidation polymerization was used, and sulfuric acid was introduced as a second dopant. PSS allows PANI to be dispersed in water, which acts as a first dopant.

도 2는 PANI의 FT-IR 스펙트럼 특성 피크를 나타낸다. C-H 굽힘 모드에 연결된 퀴노이드(quinoid) 링의 C=C 스트레칭 진동은 1510cm-1에서 나타난다. 1503cm-1에서 피크는 PANI : PSS의 전도성 형태를 강조하는 벤제노이드 및 퀴노이드 고리를 나타낸다. C-NH-C 비대칭 스트레칭 진동은 1124 내지 1184cm-1에서 관찰되고, 이치환 벤제노이드 고리의 N-C6H4-NH 파라-커플 링은 829 내지 836 cm-1에서 확인된다. Figure 2 shows the FT-IR spectral characteristic peak of PANI. The C=C stretching vibration of the quinoid ring connected to the CH bending mode appears at 1510 cm −1 . The peak at 1503 cm −1 represents benzenoid and quinoid rings highlighting the conductive conformation of PANI:PSS. C-NH -C asymmetric stretching oscillations are observed at 1124 to 1184 cm -1 , and NC 6 H 4 -NH para-coupling of the disubstituted benzenoid ring is confirmed at 829 to 836 cm -1 .

PANI : PSS의 전기화학적 특성을 향상시키기 위하여 제2 도펀트로 황산을 사용하였다. 마이크로 스케일의 분석을 위하여 주사전자 현미경(SEM) 및 원자간력 현미경(AFM)을 사용하여 황산 도핑에 의한 PANI : PSS 입자의 변형 및 PANI : PSS 필름의 형태를 확인하였다. PANI: Sulfuric acid was used as a second dopant to improve the electrochemical properties of PSS. For micro-scale analysis, the shape of the PANI:PSS film and the deformation of the PANI:PSS particles due to sulfuric acid doping were confirmed using a scanning electron microscope (SEM) and an atomic force microscope (AFM).

도 3을 참조하면, SEM 이미지는 PANI : PSS의 플레이크형 입자가 H2SO4의 도핑 농도가 증가함에 따라 둥근 형태로 변형되었음을 보여준다. 0.5M H2SO4 도핑된 PANI : PSS 입자는 기둥형 모양을 나타내었다. 이는 황산 도핑 후 수많은 PANI : PSS 나노 입자가 응집하여 클러스터를 형성하기 때문이다. Referring to FIG. 3 , the SEM image shows that the flaky particles of PANI:PSS were transformed into a round shape as the doping concentration of H 2 SO 4 increased. 0.5MH 2 SO 4 doped PANI:PSS particles exhibited a columnar shape. This is because numerous PANI:PSS nanoparticles aggregate to form clusters after doping with sulfuric acid.

AFM 이미지는 완전히 다른 표면 형태를 나타내었는데, 제조예 1 내지 4는 비교예보다 거칠었다. 특히, 도 4를 참조하면, 비교예(a)의 경우 표면 거칠기 Rq(RMS)가 1.708 nm인 반면, 제조예 2(b)의 경우 3.024 nm로 표면이 거칠다. 이러한 거칠기의 증가는 추가적인 도핑 효과에 의해 야기되는 PANI : PSS의 입자 크기 증가에 의한 것이다.The AFM image showed a completely different surface morphology, and Preparation Examples 1 to 4 were rougher than Comparative Examples. In particular, referring to FIG. 4 , in Comparative Example (a), the surface roughness Rq(RMS) was 1.708 nm, whereas in Preparation Example 2(b), the surface was rough at 3.024 nm. This increase in roughness is due to the increase in the particle size of PANI:PSS caused by the additional doping effect.

도 5는 제조예의 전기변색 물질을 PET 기판에 바(bar) 코팅하여 PANI : PSS 필름을 제작한 것이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, PANI : PSS 막 투과율은 H2SO4 도핑 수준에 관계없이 550 nm의 파장에서 대략 88 %였다. FIG. 5 shows that a PANI: PSS film was manufactured by bar-coating the electrochromic material of Preparation Example on a PET substrate. As shown in Fig. 6, the PANI:PSS film transmittance was approximately 88% at a wavelength of 550 nm regardless of the H 2 SO 4 doping level.

도 7에서 a는 200 내지 1300 nm의 파장 범위에 걸쳐 상이한 H2SO4 에 대한 PANI : PSS 필름의 흡광 스펙트럼을 나타낸 것이다. PANI의 특징적인 피크는 각각 파라-치환 된 벤제노이드 세그먼트의 π-π* 여기 및 퀴노이드 세그먼트의 여기에 해당하는 350 및 620 nm의 파장에서 나타났다. 그러나, 도 7의 b를 참조하면, 합성된 PANI : PSS의 흡수 피크(774 nm에서 λmax)는 754 내지 772 nm의 파장 범위로 이동한다. 즉, H2SO4의 몰 농도가 증가함에 따라, 도핑 된 PANI : PSS의 최대 흡수 피크는 더 짧은 파장으로 이동한다. 이러한 청색 이동은 PANI 백본(backborn)에서 질소 부위의 양성자화에 의한 도핑 효과에 기인하며, 이는 H2SO4의 첨가로 인한 것이다. 7 a shows the absorption spectrum of the PANI:PSS film for different H 2 SO 4 over the wavelength range of 200 to 1300 nm. The characteristic peaks of PANI appeared at wavelengths of 350 and 620 nm, respectively, corresponding to the π-π* excitation of the para-substituted benzenoid segment and the excitation of the quinoid segment. However, referring to FIG. 7b , the absorption peak (λmax at 774 nm) of the synthesized PANI:PSS shifts to a wavelength range of 754 to 772 nm. That is, as the molar concentration of H 2 SO 4 increases, the maximum absorption peak of doped PANI:PSS shifts to a shorter wavelength. This blue shift is due to the doping effect by protonation of nitrogen sites in the PANI backbone, which is due to the addition of H 2 SO 4 .

도 8을 참조하면, 도핑 레벨이 증가함에 따라 PANI : PSS 필름의 전기 전도성이 향상되었다. 다만, PANI : PSS 필름의 헤이즈 값은 0.5M H2SO4(제조예 3)의 경우 5.4 %였으나 1.0M H2SO4(제조예 4)의 경우 15.2%로 높아졌다. 높은 헤이즈 값은 과도한 황산 도펀트로 인한 PANI : PSS 입자 크기의 불규칙한 분포로 인한 것이다. 이는 0.5M H2SO4보다 높은 농도로 도핑된 PANI : PSS가 전기변색 소자에 적용하기에 적합하지 않음을 시사한다.Referring to FIG. 8 , as the doping level increased, the electrical conductivity of the PANI:PSS film was improved. However, the haze value of the PANI: PSS film was 5.4% in the case of 0.5MH 2 SO 4 (Preparation Example 3), but increased to 15.2% in the case of 1.0MH 2 SO 4 (Preparation Example 4). The high haze value is due to the irregular distribution of PANI:PSS particle size due to excessive sulfuric acid dopant. This suggests that PANI:PSS doped with a concentration higher than 0.5MH 2 SO 4 is not suitable for application to electrochromic devices.

하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 제조예 2(0.2M H2SO4 도핑된 PANI : PSS)의 전기 전도도는 0.116 Scm-1로 비교예의 PANI : PSS의 전기 전도도 0.005 Scm-1보다 23배 더 크다. As shown in Table 2 below , the electrical conductivity of Preparation Example 2 (0.2MH 2 SO 4 doped PANI: PSS) was 0.116 Scm -1 , which was 23 times greater than the electrical conductivity of the PANI: PSS of Comparative Example 0.005 Scm -1 .

구분division 전기 전도도[S cm-1]Electrical conductivity [S cm -1 ] 투과율[%]Transmittance [%] 전극 물질(PEDOT:PSS )Electrode material (PEDOT:PSS) 892.1892.1 72.272.2 비교예 1Comparative Example 1 0.0050.005 85.585.5 제조예 1Preparation Example 1 0.0410.041 88.488.4 제조예 2Preparation 2 0.1160.116 88.588.5 제조예 3Preparation 3 2.0102.010 88.588.5

도핑된 PANI : PSS의 전하 캐리어의 향상된 이동성은 전하 수송 증가와 연관된다. PANI : PSS의 전기화학적 특성을 설명하기 위해, 100 mV s-1의 스캔 속도로 -3.0 내지 1.0 V 범위에서 전위를 선형으로 스위핑하여 순환전압 전류법(CV) 실험을 수행하였다. 도 9의 a를 참조하면, PANI : PSS 필름의 CV 곡선은 전형적인 PANI의 특성인 두 쌍의 산화환원 반응을 나타낸다. 0.1V 내지 0.4V 범위의 제1 산화환원 커플은 PANI : PSS의 옅은 노란색에서 녹색으로의 색 변화에 상응하는 류코메랄랄딘염(leucoemeraldine salt, LES)과 에메랄딘염(emeraldine salt, ES) 사이의 PANI : PSS의 전이의 결과이다. 0.6V 내지 0.8V 범위의 제2 산화환원 커플은 에메랄딘염(ES)과 페르니그라닐린염기(pernigraniline base, PNB, 청색/자색) 사이의 PANI : PSS의 산화 환원 전이에 해당한다. 상이한 산화 상태에서 PANI : PSS와 관련된 색 변화는 전기변색 물질로 사용하기에 적합하다. 특히, 도 9의 b를 참조하면, PANI : PSS 필름의 2개의 산화 전위가 도핑 후 낮아졌는데, 두 번째 산화 피크는 도핑 후 더 낮은 산화 전위를 갖는다. 이 결과는 도핑된 PANI : PSS 필름이 우수한 전기변색 특성을 가지는 것을 시사한다.Enhanced mobility of charge carriers in doped PANI:PSS is associated with increased charge transport. In order to explain the electrochemical properties of PANI: PSS, a cyclic voltammetry (CV) experiment was performed by linearly sweeping the potential in the range of -3.0 to 1.0 V at a scan rate of 100 mV s -1 . Referring to FIG. 9 a, the PANI: CV curve of the PSS film shows two pairs of redox reactions, which are typical characteristics of PANI. The first redox couple in the range of 0.1V to 0.4V is PANI: between a leucoemeraldine salt (LES) and an emeraldine salt (ES) corresponding to the pale yellow to green color change of PSS. PANI: It is the result of metastasis of PSS. The second redox couple in the range of 0.6V to 0.8V corresponds to the redox transition of PANI:PSS between emeraldine salt (ES) and pernigraniline base (PNB, blue/purple). The color change associated with PANI:PSS in different oxidation states makes it suitable for use as an electrochromic material. In particular, referring to FIG. 9B , two oxidation potentials of the PANI:PSS film were lowered after doping, and the second oxidation peak had a lower oxidation potential after doping. This result suggests that the doped PANI:PSS film has excellent electrochromic properties.

도 10은 전도성 고분자 기반의 전기변색 소자 구성을 나타낸다. 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 기재에 코팅된 PEDOT : PSS(25Ω/sq, 550nm에서 72 %)는 캐소드 전기변색 물질 및 전극의 역할을 한다. 상대 전극(count electrode)은 전하 균형층으로 사용되고, PEDOT : PSS 상대 전극 상에 코팅된 PANI : PSS 필름은 전하 균형층 및 2 차 전기변색 층으로 사용하였다.10 shows the configuration of an electrochromic device based on a conductive polymer. PEDOT: PSS (25 Ω/sq, 72% at 550 nm) coated on a polyethylene terephthalate (PET) substrate serves as a cathode electrochromic material and an electrode. A counter electrode (count electrode) was used as a charge balancing layer, and a PANI: PSS film coated on the PEDOT: PSS counter electrode was used as a charge balancing layer and a secondary electrochromic layer.

PANI : PSS는 3개의 산화환원 상태를 갖는 애노드 전기변색 물질이다. 폴리아닐린은 폴리아닐린 골격상의 수소 원자 및 전자의 수에 의존하는 2개의 산화 상태를 갖는다. 전기전도성 반-산화 상태인 에메랄딘(emeraldine)은 환원된(벤조노이드 고리) 및 *?*산화된 형태(퀴노이드 고리) 사이에서 번갈아 나타난다. 완전한 산화가 발생하면, 벤제노이드 고리 구조는 퀴노이드 고리 구조로 변하고, 낮은 투과율 값을 가지는 순수한 청색으로 페르니그라닐린(pernigranilin)의 형성을 초래한다. 완전한 환원이 일어나면 퀴노이드 고리는 에메랄딘 상태에서 벤제노이드 고리 구조로 변하여 높은 투과율 값을 가지는 옅은 노란색으로 변한다. PANI: PSS is an anode electrochromic material with three redox states. Polyaniline has two oxidation states that depend on the number of hydrogen atoms and electrons on the polyaniline backbone. The electrically conductive semi-oxidized state of emeraldine alternates between reduced (benzooid ring) and *?*oxidized form (quinoid ring). When complete oxidation occurs, the benzenoid ring structure changes to the quinoid ring structure, resulting in the formation of pernigranilin with a pure blue color with a low transmittance value. When complete reduction occurs, the quinoid ring changes from an emeraldine state to a benzenoid ring structure, which turns pale yellow with a high transmittance value.

상기 특성을 기반으로 보완된 전기변색 소자(200mm × 100mm)를 설계하였다. PEDOT : PSS 및 PANI : PSS 필름은 -3V 내지 1V의 인가 전압 범위에서 착색(colored)되거나 탈색(bleached)되었다. 상이한 인가 전압에서의 실시예 2 및 비교예 2의 전기변색 소자의 흡광도 스펙트럼을 각각 도 11의 a 및 b에 나타내었다. 전기변색 소자의 광학 특성을 조사하기 위해 UV-Vis 분광계를 사용하였다. 600nm 파장에서 실시예 2의 투과도 가변범위 값(optical modulation)은 -3V와 1V 사이의 교류 전압에서 54.3%로, 600nm에서 35.3%인 비교예 2보다 높았다. An electrochromic device (200mm × 100mm) supplemented based on the above characteristics was designed. PEDOT: PSS and PANI: PSS films were colored or bleached in an applied voltage range of -3V to 1V. Absorbance spectra of the electrochromic devices of Example 2 and Comparative Example 2 at different applied voltages are shown in FIGS. 11A and 11B , respectively. A UV-Vis spectrometer was used to investigate the optical properties of the electrochromic device. The transmittance variable range value (optical modulation) of Example 2 at 600 nm wavelength was 54.3% at an alternating voltage between -3V and 1V, which was higher than Comparative Example 2 which was 35.3% at 600 nm.

전기변색 소자는 PEDOT : PSS 필름만을 전극 물질로 사용하여 제작하였으며, 상대 전극으로 애노드 전기변색 물질(PANI : PSS)을 도입하여 전기변색 소자의 투과도 가변범위 값을 개선하였다. The electrochromic device was manufactured using only PEDOT:PSS film as an electrode material, and an anode electrochromic material (PANI:PSS) was introduced as a counter electrode to improve the transmittance variable range value of the electrochromic device.

도 12를 참조하면, 상대 전극상의 PANI : PSS가 산화 반응을 겪을 때, 작업 전극상의 PEDOT : PSS는 감소된다. 반대로, 작업 전극의 PEDOT : PSS가 역 바이어스를 적용하여 산화되고 탈색되어 진한 파란색에서 옅은 파란색으로 변경될 때, 상대 전극의 PANI : PSS는 감소하고 연한 노란색으로 바뀐다. 상기 결과는 전기변색 특성이 CV 실험 결과와 일관성이 있음을 의미한다. 또한, PANI : PSS를 상대 전극에 도입함으로써, 응답 속도의 개선이 확인되었다. 상대 전극 상에 추가된 PANI : PSS 층의 존재로 전기변색 소자에서의 산화환원 반응의 전하 균형을 달성할 수 있다. 12 , when PANI:PSS on the counter electrode undergoes oxidation reaction, PEDOT:PSS on the working electrode is reduced. Conversely, when the PEDOT:PSS of the working electrode is oxidized and decolorized by applying a reverse bias to change from dark blue to pale blue, the PANI:PSS of the counter electrode decreases and turns to pale yellow. The above result means that the electrochromic properties are consistent with the CV test results. In addition, by introducing PANI:PSS into the counter electrode, it was confirmed that the response speed was improved. The presence of the PANI:PSS layer added on the counter electrode can achieve charge balance of the redox reaction in the electrochromic device.

도 13을 참조하면, 완전 투과율 변조(full transmittance modulation)에서 90 % 변화에 필요한 시간으로 정의된 200mm × 100mm 크기의 실시예 2(b)의 전기변색 소자의 응답 시간은 착색의 경우 6.3 초, 탈색의 경우 16.4 초였다. 전기변색 소자의 응답 시간은 PEDOT : PSS만을 사용한 비교예 2(a)의 경우 착색의 경우 23.0초, 탈색의 경우 82.5 초였다.Referring to FIG. 13 , the response time of the electrochromic device of Example 2(b) having a size of 200 mm × 100 mm, defined as the time required for a 90% change in full transmittance modulation, is 6.3 seconds for coloring, and 6.3 seconds for discoloration. In the case of , it was 16.4 seconds. The response time of the electrochromic device was 23.0 seconds for coloring and 82.5 seconds for discoloration in Comparative Example 2(a) using only PEDOT:PSS.

전기변색 소자의 성능을 검사하기 위한 중요한 파라미터 중 하나는 기호 η로 표시되는 착색 효율(coloration efficiency, CE)로, 광 변조를 일으키는 데 사용되는 전하의 함수에 의해 얻어진다. 이 파라미터는 전극 면적과 광학 밀도 변화(ΔOD)의 함수로서 주입된 전하와 방출된 전하의 관계로 정의된다. 따라서 전기변색 소자의 효율성을 결정하는데 중요한 역할을 한다. 이 효율 파라미터 (η)는 하기 식 1 및 식 2로 계산된다. One of the important parameters for examining the performance of an electrochromic device is the coloration efficiency (CE), denoted by the symbol η, obtained as a function of the charge used to cause the light modulation. This parameter is defined as the relationship of injected and emitted charges as a function of electrode area and optical density change (ΔOD). Therefore, it plays an important role in determining the efficiency of the electrochromic device. This efficiency parameter (η) is calculated by the following equations (1) and (2).

[식 1]

Figure pat00001
[Equation 1]
Figure pat00001

[식 2]

Figure pat00002
[Equation 2]
Figure pat00002

여기서, ΔQ는 전기변색 소자를 작동시키는 데 사용되는 주입 및 방출 전하 밀도의 크기 차이이다. Tc 및 Tb는 각각 착색 및 탈색된 상태에서의 광 투과율이다. where ΔQ is the difference in magnitude of the injected and emitted charge densities used to actuate the electrochromic device. Tc and Tb are light transmittances in colored and bleached states, respectively.

도 14를 참조하면, 실시예 2의 전기변색 소자(b)의 계산된 CE는 1889 cm2C-1로 애노드 전기변색 물질로서 PANI : PSS를 포함시키지 않고 PEDOT : PSS만을 사용하여 제조된 비교예 2(a)의 CE 값, 382 cm2C-1보다 훨씬 높았다. 이는 PANI : PSS의 도입으로 인해 적은 충전량으로도 높은 광학 밀도를 제공한 것에 기인한다. 한편, PANI : PSS 필름 색상은 전하 밀도의 추가적인 감소에 의해 변화되었다. 따라서, 이 결과는 PANI : PSS 기반 전기변색 소자가 저전력 소비를 나타내며 전기변색 스마트 윈도우의 응용에 적합함을 나타낸다.Referring to FIG. 14 , the calculated CE of the electrochromic device (b) of Example 2 is 1889 cm 2 C −1 As an anode electrochromic material, PANI: PSS is not included, and PEDOT: PSS is used only in Comparative Example The CE value of 2(a), 382 cm 2 C -1 , was significantly higher. This is due to the fact that the introduction of PANI:PSS provided high optical density even with a small amount of filling. On the other hand, the PANI:PSS film color was changed with further decrease in charge density. Therefore, these results indicate that the PANI:PSS-based electrochromic device exhibits low power consumption and is suitable for the application of electrochromic smart windows.

전도성 고분자는 기존의 무기질 강성 전기변색 물질 및 ITO 전극보다 훨씬 우수한 유연성을 제공할 수 있다. PEDOT : PSS 및 PANI : PSS를 사용하여 제작된 전기변색 물질은 유연한 안정성이라는 확실한 이점을 제공한다. Conductive polymers can provide much greater flexibility than conventional inorganic rigid electrochromic materials and ITO electrodes. Electrochromic materials fabricated using PEDOT: PSS and PANI: PSS offer the obvious advantage of flexible stability.

도 15는 실시예 2의 전기변색 소자의 전기화학적 및 전기변색 안정성을 확인하기 위하여 반복 굽힘 시험을 통한 CV 곡선 및 흡수 스펙트럼을 측정한 결과를 나타낸 것이다. 굽힘 시험에 대한 측정은 5mm의 곡률 반경 하에서 수행되었으며, CV 분석은 2 전극 시스템에서 -3.0V와 1.0V 사이의 적용 바이어스에서 100mV s-1의 스캔 속도로 수행되었다. 산화 전류 피크의 미세한 음의 이동(shift)에도 불구하고, 전기변색 소자의 CV 곡선은 반복적인 굽힘 사이클 후에도 폐쇄 곡선의 면적을 실제로 감소시키지 않았으며, 유사한 형상을 나타내었다. 1000 회 반복 굽힘 사이클 동안 산화 전류 피크의 음의 이동 크기는 대략 0.8mA였으며, 이는 반복주기 수를 고려할 때 매우 작은 차이이다. 이를 통해, 실시예 2의 전기변색 소자의 전기변색 특성은 1000 회 굽힘 사이클에도 상당히 안정적적이라는 것을 알 수 있으며, 전기변색 소자에서 PANI : PSS 및 PEDOT : PSS 필름의 열화는 거의 발생하지 않음을 나타낸다.15 shows the results of measuring CV curves and absorption spectra through repeated bending tests to confirm the electrochemical and electrochromic stability of the electrochromic device of Example 2. FIG. Measurements for the bending test were performed under a radius of curvature of 5 mm, and CV analysis was performed at a scan rate of 100 mV s −1 at an applied bias between -3.0 V and 1.0 V in a two-electrode system. Despite the slight negative shift of the oxidation current peak, the CV curve of the electrochromic device did not actually reduce the area of the closure curve even after repeated bending cycles, and showed a similar shape. The magnitude of the negative shift of the oxidation current peak during 1000 repeated bending cycles was approximately 0.8 mA, which is a very small difference considering the number of repetition cycles. Through this, it can be seen that the electrochromic properties of the electrochromic device of Example 2 are quite stable even after 1000 bending cycles, indicating that deterioration of the PANI:PSS and PEDOT:PSS films hardly occurs in the electrochromic device. .

도 16 내지 도 18은 본 출원의 일 실시예에 따른 전기변색소자의 전해질층의 전자공여체 종류 및 함량에 따른 전기변색 스마트 윈도우 필름의 2-전극 순환전압전류곡선(Cyclic Voltammogram, CV) 그래프이다.16 to 18 are two-electrode cyclic voltammogram (CV) graphs of the electrochromic smart window film according to the type and content of the electron donor of the electrolyte layer of the electrochromic device according to an embodiment of the present application.

도 16의 a)는 전해질층의 전자공여체로 FcCOOH를 전해질 총 용액 대비 0.1 wt% 첨가하여 제조된 전기변색 스마트 윈도우 필름인 실시예 8의 2-전극 순환 전압 전류 곡선(Cyclic Voltammogram, CV)을 측정한 그래프이고, b)는 전해질층의 전자공여체로 FcCOOH를 전해질 총 용액 대비 0.2 wt% 첨가하여 제조된 전기변색 스마트 윈도우 필름인 실시예 9의 2-전극 순환 전압 전류 곡선(Cyclic Voltammogram, CV)을 측정한 그래프이다.16a) is a two-electrode cyclic voltammogram (CV) of Example 8, an electrochromic smart window film prepared by adding 0.1 wt% of FcCOOH to the total electrolyte solution as an electron donor of the electrolyte layer. Measurement of A graph, b) is a two-electrode cyclic voltammogram (CV) of Example 9, which is an electrochromic smart window film prepared by adding 0.2 wt% of FcCOOH as an electron donor of the electrolyte layer to the total electrolyte solution. This is the measured graph.

도 16을 참조하면, 내구성 측정에서, 실시예 8 및 실시예 9의 경우 각각 6회 및 20회 구동 이후 활성이 줄어들었다. Referring to FIG. 16 , in the durability measurement, in the case of Examples 8 and 9, the activity decreased after driving 6 times and 20 times, respectively.

도 17은 전해질층의 전자공여체로 HQ을 전해질 총 용액 대비 0.5 wt% 첨가하여 제조된 전기변색 필름인 실시예 6의 2-전극2-전극전압전류곡선(Cyclic Voltammogram, CV)을 측정한 그래프이다.17 is a graph of measuring the 2-electrode 2-electrode voltammogram (CV) of Example 6, which is an electrochromic film prepared by adding 0.5 wt% of HQ as an electron donor of the electrolyte layer compared to the total electrolyte solution. .

도 18은 전해질층의 전자공여체로 FcCOOH를 전해질 총 용액 대비 0.1 wt%, HQ을 전해질 총 용액 대비 0.5 wt% 첨가하여 제조된 전기변색 필름인 실시예 7의 2-전극 순환전압전류곡선(Cyclic Voltammogram, CV)을 측정한 그래프이다.18 is a two-electrode cyclic voltammogram of Example 7, which is an electrochromic film prepared by adding 0.1 wt% of FcCOOH to the total electrolyte solution and 0.5 wt% of HQ compared to the total electrolyte solution as the electron donor of the electrolyte layer. , CV) is a measured graph.

도 17 및 도 18을 참조하면, 실시예 6 및 실시예 7은 내구성 측정에서 활성을 거의 잃지 않는 것이 확인되었다.17 and 18 , it was confirmed that Examples 6 and 7 hardly lost activity in the durability measurement.

특히, 실시예 4는 1,000회 구동 이후에도 활성을 유지하였다. 폴리(스티렌설폰산) 50% 용액(PSSA) 대비 0.5 wt% 이상의 하이드로퀴논(HQ)을 전기공여체로 첨가하였을 때 전기변색 소자의 내구성이 우수하였다.In particular, Example 4 maintained its activity even after 1,000 runs. When 0.5 wt% or more of hydroquinone (HQ) was added as an electric donor compared to a 50% poly(styrenesulfonic acid) solution (PSSA), the durability of the electrochromic device was excellent.

한편, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 전기변색 소자의 하기 식 4로 표시되는 표면 전하 용량 비율(Surface charge capacity ratio, R)을 측정한 결과를 도 19에 나타내었다.Meanwhile, the results of measuring the surface charge capacity ratio (R) of the electrochromic devices of Examples 1 to 3 according to the present invention represented by Equation 4 below are shown in FIG. 19 .

[식 3][Equation 3]

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, Q값은 전기 변색 소자의 변색이 발생할 때에 전해질과 전극 층 사이의 계면에서 이동하는 전하의 양을 의미한다. Qin은 환원에 의해 PEDOT : PSS층과 전해질 사이에서 이동하는 전하의 양을 의미하고 Qout은 산화에 의해 PANI : PSS와 전해질 사이에서 이동하는 전하의 양을 의미한다. 각각 산화환원이 발생하는 계면에서의 전하량이 서로 균형적인 값이라면 표면 전하 용량 비율 값(R)이 100%에 가까이 수렴하며, 이를 통해, 전기 변색 소자 내부에서 발생하는 산화환원 및 착색 및 탈색 반응이 원활히 이루어짐을 확인할 수 있다.Here, the Q value means the amount of electric charge moving at the interface between the electrolyte and the electrode layer when the color change of the electrochromic element occurs. Q in means the amount of charge transferred between the PEDOT:PSS layer and the electrolyte by reduction, and Q out means the amount of charge transferred between PANI:PSS and the electrolyte by oxidation. If the amount of charge at the interface where each redox occurs is a balanced value, the value of the surface charge capacity ratio (R) converges to close to 100%. It can be seen that this is done smoothly.

도 19의 a를 참조하면, 황산 함량이 0M인 경우 58.2%의 R(빨간색)값을 나타내었으나, 0.05M인 실시예 1 및 0.2M인 실시예 2의 경우 각각 63.8% 및 86.4%를 나타내었다. 이에 따라, 실시예 2의 경우가 산화 환원 시 이동하는 전하의 양이 균형을 이룬다는 것을 확인하였다.Referring to a of FIG. 19 , when the sulfuric acid content was 0M, the R (red) value was 58.2%, but in the case of Example 1 with 0.05M and Example 2 with 0.2M, 63.8% and 86.4%, respectively. . Accordingly, it was confirmed that in the case of Example 2, the amount of electric charge transferred during oxidation-reduction was balanced.

또한, 도 19의 b를 참조하면, PANI : PSS의 두께가 550nm인 실시예 2의 경우 R 값은 80% 이상으로, 두께가 250nm(실시예 3, R=63%), 400nm(실시예 4, R=69%) 및 600nm(실시예 5, R=78.2%)의 경우 보다 R 값(녹색)이 높았다. In addition, referring to FIG. 19 b, PANI: In the case of Example 2 in which the thickness of PSS is 550 nm, the R value is 80% or more, and the thickness is 250 nm (Example 3, R = 63%), 400 nm (Example 4) , R = 69%) and 600 nm (Example 5, R = 78.2%), the R value (green) was higher than that.

이를 통해, 황산의 도핑 농도 및 PANI:PSS의 두께가 모두 R 값에 영향을 미침을 확인하였다.Through this, it was confirmed that both the doping concentration of sulfuric acid and the thickness of PANI:PSS affected the R value.

용액 코팅 공정을 위한 전기변색 물질로서 PEDOT : PSS 및 PANI : PSS의 이러한 장점을 기반으로 롤-투-롤(R2R) 코팅 공정을 사용하여 롤 폭 500mm 의 대규모 전기변색 소자를 제조하였으며, 이의 개략도를 도 20에 나타내었다. Based on these advantages of PEDOT: PSS and PANI: PSS as an electrochromic material for the solution coating process, a large-scale electrochromic device with a roll width of 500 mm was manufactured using a roll-to-roll (R2R) coating process, and its schematic It is shown in Figure 20.

지금까지의 연구들에서는 전기변색 소자를 스마트 윈도우에 사용할 수 있으며, 밝은 색에서 어두운 색 또는 그 반대로 색 구성을 조절할 수 있고, 전압을 제어함으로써 스마트 윈도우를 사용하는 건물의 빛과 열을 제어하여 에너지를 절약함으로써 큰 *?*환경적 이점을 제공 할 수 있다는 것이 알려져 있었다.In the studies so far, electrochromic devices can be used in smart windows, the color composition can be adjusted from light to dark colors or vice versa, and the light and heat of buildings using smart windows can be controlled by controlling the voltage and energy It has been known that by saving *?* can provide great environmental benefits.

다만, 전기변색 소자를 스마트 윈도우에 적용하여 상업적으로 이용하기 위해서는 대면적으로 전기변색 소자를 제조할 수 있어야 한다. 롤-투-롤 공정은 가요성(flexible) 압연 기재 재료 상에 다양한 필름을 코팅, 인쇄 또는 적층하는 제조 산업에서 사용되는 제조 방법으로, 롤-투-롤 공정에서 재료는 한 롤러에서 다른 롤러로 지속적으로 공급된다. However, in order to apply the electrochromic element to a smart window and use it commercially, it must be possible to manufacture the electrochromic element in a large area. The roll-to-roll process is a manufacturing method used in the manufacturing industry to coat, print or laminate various films on a flexible rolled base material, in which the material is transferred from one roller to another. continuously supplied.

본 발명에서 롤-투-롤 코팅 시스템은 펌프 및 슬롯-다이 헤드, 열 건조 구역 및 UV 경화 램프로 구성된다. 먼저, 모든 PEDOT : PSS 및 PANI : PSS 필름은 각각 500 mm 폭의 PET 기판 상에 PEDOT : PSS 및 PANI : PSS 용액을 코팅 및 건조함으로써 제조된다. 코팅된 PEDOT : PSS 롤 필름 상에 중합체 전해질을 침착(deposited)시킨 후, 일정한 광 강도 하에서 특정 시간 동안 UV 경화 공정을 수행하였다. 이어서, PANI : PSS 상대 전극 및 PEDOT : PSS 작업 전극을 적층하여 대규모 전기변색 스마트 윈도우 필름을 제조하였다. 전기변색 물질이 용액 처리가 가능하고 저온에서 처리될 수 있기 때문에 롤-투-롤 공정으로 대규모 전기변색 소자를 제조할 수 있었다. The roll-to-roll coating system in the present invention consists of a pump and slot-die head, a thermal drying zone and a UV curing lamp. First, all PEDOT:PSS and PANI:PSS films were prepared by coating and drying PEDOT:PSS and PANI:PSS solutions on PET substrates of 500 mm width, respectively. After the polymer electrolyte was deposited on the coated PEDOT: PSS roll film, a UV curing process was performed under constant light intensity for a specific time. Then, a large-scale electrochromic smart window film was prepared by laminating a PANI: PSS counter electrode and a PEDOT: PSS working electrode. Because the electrochromic material can be solution-processed and can be processed at low temperature, a large-scale electrochromic device can be manufactured by a roll-to-roll process.

도 21의 a 및 b는 각각 롤업 및 시트 형태의 대규모 전기변색 소자를 나타낸다. 또한, 도 21의 c 및 d에 나타낸 바와 같이 스마트 윈도우로의 적용 가능성을 평가하기 위하여 프로토 타입을 제작하였다. 전압이 적용될 때 스마트 윈도우의 색상 변화를 통해 태양의 투과율을 제어하고 스마트 창을 통해 전파되는 태양 복사의 거의 절반을 차지하는 근적외선(NIR) 태양 복사의 흡광도를 조절하여 건물의 열을 조절하는 것을 확인하였다. 이를 통해, 외부로부터 들어오는 빛에 의해 발생하는 실내 온도의 상승을 방지함으로써 에너지 절약 효과를 달성할 수 있다. 21 a and b show a large-scale electrochromic device in roll-up and sheet form, respectively. In addition, as shown in c and d of FIG. 21 , a prototype was manufactured to evaluate the applicability to a smart window. It was confirmed that the heat of the building was controlled by controlling the transmittance of the sun through the color change of the smart window when voltage was applied and the absorbance of near-infrared (NIR) solar radiation, which accounts for almost half of the solar radiation propagated through the smart window. . Through this, it is possible to achieve an energy saving effect by preventing an increase in the indoor temperature caused by light entering from the outside.

또한, 스마트 윈도우 필름의 에너지 절약 효과를 확인하기 위하여 적외선 램프를 사용하여 온도 변화를 관찰하였다. 구체적으로, 도 22의 a에 나타낸 바와 같이 대상 포트를 블랙 박스 안에 넣고 램프까지의 거리를 300mm로 고정한 후 적외선 램프를 5분 동안 노출 시켜 스마트 윈도우 필름의 유무에 의한 온도 변화를 측정하였다. 도 22의 b 및 c를 참조하면, 5분 노출 후 윈도우가 없는 상자의 내부 온도는 12.2℃ 증가하였으며, 스마트 윈도우가 있는 상자의 내부 온도는 3.5℃ 증가하였다. 또한, 30분 노출 후, 윈도우가 없는 상자의 내부 온도는 약 30℃ 증가한 반면, 스마트 윈도우가 있는 상자의 내부 온도는 단지 9℃의 온도 증가를 나타내었다. In addition, the temperature change was observed using an infrared lamp to confirm the energy saving effect of the smart window film. Specifically, as shown in a of FIG. 22, the target port was placed in a black box, the distance to the lamp was fixed at 300 mm, and the infrared lamp was exposed for 5 minutes to measure the temperature change due to the presence or absence of the smart window film. Referring to b and c of FIG. 22 , after 5 minutes of exposure, the internal temperature of the box without a window increased by 12.2°C, and the internal temperature of the box with a smart window increased by 3.5°C. Also, after 30 min exposure, the internal temperature of the box without the window increased by about 30°C, whereas the internal temperature of the box with the smart window showed a temperature increase of only 9°C.

에너지 절약 효과를 정량화하기 위하여 하기의 식 4 내지 식 6을 사용하여 NIR 파장 범위 780 ~ 2700 nm에서 열 차폐 효율을 계산하였다.In order to quantify the energy saving effect, the heat shielding efficiency was calculated in the NIR wavelength range of 780 to 2700 nm using Equations 4 to 6 below.

[식 4]

Figure pat00004
[Equation 4]
Figure pat00004

[식 5]

Figure pat00005
[Equation 5]
Figure pat00005

[식 6]

Figure pat00006
[Equation 6]
Figure pat00006

여기서, SEheat는 열 차폐 효율, TE는 투과(transmitted) 효율, IT는 각 파장에 대한 스펙트럼 방사조도(spectral irradiance)의 합에 해당하는 총 투과 강도이다. 도 20에 나타낸 바와 같이, 전기변색 스마트 윈도우의 열 차폐 효율은 99.8%였으며, 이 결과는 스마트 윈도우 필름의 존재가 윈도우 내부의 열을 소산시키고 여름의 실내 온도 상승을 방지 할 수 있음을 보여준다. 따라서 전도성 고분자를 기반으로하는 전기변색 소자 시스템은 에너지를 절약할 수 있는 잠재력이 매우 높다.Here, SE heat is the heat shielding efficiency, TE is the transmitted efficiency, and I T is the total transmitted intensity corresponding to the sum of spectral irradiance for each wavelength. As shown in Fig. 20, the heat shielding efficiency of the electrochromic smart window was 99.8%, and this result shows that the presence of the smart window film can dissipate the heat inside the window and prevent the indoor temperature rise in summer. Therefore, electrochromic device systems based on conductive polymers have a very high potential for energy saving.

본 발명은 용액 처리 가능한 코팅 공정을 사용하여 대규모 전기변색 소자로 사용하기에 적합한 전기변색 물질을 합성하였다. 전기변색 소자의 제조를 위한 모든 재료는 유기 물질이었으며 전도성 고분자(PANI)에 폴리음이온(PSS) 및 황산이 도핑되어 최적화된 도핑 효과를 나타내었다. The present invention synthesized an electrochromic material suitable for use as a large-scale electrochromic device using a solution processable coating process. All materials for the manufacture of the electrochromic device were organic materials, and polyanions (PSS) and sulfuric acid were doped into the conductive polymer (PANI) to show an optimized doping effect.

도핑된 PANI : PSS로 제조된 전기변색 스마트 윈도우는 높은 착색 효율(1889 cm2 C-1의 최대 착색 효율), 빠른 응답 시간 및 우수한 안정성을 나타내었다. 도핑된 PANI : PSS의 도입으로 향상된 전하 수송으로 인한 전기변색 특성이 향상되었으며, 스마트 윈도우는 빛의 흡수를 조절하여 태양 복사의 투과율을 조절하고 이에 따라 에너지 절약 효과가 뛰어나다. 또한, 전도성 고분자를 기반으로 한 전기변색 스마트 윈도우를 롤-투-롤 공정으로 제조함으로써, 상업적 이용이 가능한 대면적 장치의 제조가 가능하다. The electrochromic smart window made of doped PANI: PSS showed high tinting efficiency ( maximum tinting efficiency of 1889 cm 2 C −1 ), fast response time, and excellent stability. Doped PANI: With the introduction of PSS, the electrochromic properties are improved due to the improved charge transport, and the smart window controls the light absorption to control the transmittance of solar radiation, and thus the energy saving effect is excellent. In addition, by manufacturing an electrochromic smart window based on a conductive polymer through a roll-to-roll process, it is possible to manufacture a commercially available large-area device.

Claims (15)

폴리음이온 및 산성 물질이 도핑된 전도성 고분자를 포함하는 전기변색 물질.
An electrochromic material comprising a conductive polymer doped with a polyanion and an acidic material.
제1항에 있어서,
UV-vis 흡수 스펙트럼 측정 시 730nm 내지 773nm 범위에서 최대 흡수 피크를 가지는 전기변색 물질.
According to claim 1,
An electrochromic material having a maximum absorption peak in the range of 730 nm to 773 nm when measuring UV-vis absorption spectrum.
제1항에 있어서,
원자간력 현미경(Atomic Force Microscope, AFM) 이미지를 통해 계산된 표면 거칠기(RMS: root mean square)값이 1.8nm 이상인 전기변색 물질.
According to claim 1,
An electrochromic material having a root mean square (RMS) value of 1.8 nm or more calculated through an atomic force microscope (AFM) image.
제1항에 있어서,
ASTM D1003에 의해 측정한 헤이즈가 10.0% 이하이고,
전기전도도가 0.01Scm-1 이상인 전기변색 물질.
According to claim 1,
The haze measured by ASTM D1003 is 10.0% or less,
An electrochromic material with an electrical conductivity of 0.01Scm -1 or higher.
폴리음이온 및 산성 물질을 포함하는 수성 분산액을 제조하는 단계; 및
상기 수성 분산액에 전도성 고분자 단량체를 혼합하는 단계를 포함하는 전기변색 물질의 제조방법.
preparing an aqueous dispersion comprising a polyanion and an acidic material; and
A method for producing an electrochromic material comprising the step of mixing a conductive polymer monomer with the aqueous dispersion.
제5항에 있어서,
상기 산성 물질은 황산인 전기변색 물질의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The method for producing an electrochromic material, wherein the acidic material is sulfuric acid.
제5항에 있어서,
상기 산성 물질의 농도는 0.01 내지 1M인 전기변색 물질의 제조방법.
6. The method of claim 5,
A method for producing an electrochromic material wherein the concentration of the acidic material is 0.01 to 1M.
제5항에 있어서,
상기 폴리음이온은 폴리스티렌설포네이트(polystyrene sulfonate)인 전기변색 물질의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The polyanion is a method of producing an electrochromic material of polystyrene sulfonate (polystyrene sulfonate).
제5항에 있어서,
상기 전도성 고분자 단량체는 아닐린인 전기변색 물질의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The method for producing an electrochromic material wherein the conductive polymer monomer is aniline.
기재에 전극 물질이 코팅된 작업전극;
기재에 전극 물질 및 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 전기변색 물질이 코팅된 상대전극; 및
상기 작업전극 및 상대전극 사이에 위치하는 전해질을 포함하는 전기변색 소자.
a working electrode coated with an electrode material on a substrate;
A counter electrode in which the electrode material and the electrochromic material of any one of claims 1 to 4 are coated on a substrate; and
An electrochromic device comprising an electrolyte positioned between the working electrode and the counter electrode.
제10항에 있어서,
상기 전극 물질이 PEDOT : PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) : poly(styrenesulfonate))인 전기변색 소자.
11. The method of claim 10,
The electrode material is PEDOT: PSS (Poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate)) electrochromic device.
롤-투-롤 공정을 이용한 전기변색 소자의 제조방법으로서,
기재 상에 전극 물질을 코팅하여 작업전극을 제조하는 단계;
상기 작업전극에 전해질을 코팅하는 단계; 및
상기 전해질이 코팅된 작업전극에 상대전극을 적층하는 단계를 포함하는 전기변색 소자의 제조방법.
A method for manufacturing an electrochromic device using a roll-to-roll process, comprising:
preparing a working electrode by coating an electrode material on a substrate;
coating the working electrode with an electrolyte; and
and laminating a counter electrode on the working electrode coated with the electrolyte.
제12항에 있어서,
상기 상대전극은,
기재; 상기 기재 상에 코팅된 전극 물질; 및 상기 전극 물질 상에 코팅된 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 전기변색 물질을 포함하는 전기변색 소자의 제조방법.
13. The method of claim 12,
The counter electrode is
write; an electrode material coated on the substrate; and a method of manufacturing an electrochromic device comprising the electrochromic material of any one of claims 1 to 4 coated on the electrode material.
제13항에 있어서,
상기 코팅된 전기변색 물질의 두께는 450nm 내지 600nm인 전기변색 소자의 제조방법.
14. The method of claim 13,
A method of manufacturing an electrochromic device wherein the coated electrochromic material has a thickness of 450 nm to 600 nm.
제12항에 있어서,
상기 전해질은 하이드로퀴논을 포함하는 전기변색 소자의 제조방법.

13. The method of claim 12,
The electrolyte is a method of manufacturing an electrochromic device comprising hydroquinone.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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