RU2524963C1 - Electroconductive adhesive for electrochromic devices - Google Patents
Electroconductive adhesive for electrochromic devices Download PDFInfo
- Publication number
- RU2524963C1 RU2524963C1 RU2013114148/04A RU2013114148A RU2524963C1 RU 2524963 C1 RU2524963 C1 RU 2524963C1 RU 2013114148/04 A RU2013114148/04 A RU 2013114148/04A RU 2013114148 A RU2013114148 A RU 2013114148A RU 2524963 C1 RU2524963 C1 RU 2524963C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- polymer
- electrically conductive
- electrochromic
- conductive adhesive
- Prior art date
Links
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 title claims abstract description 47
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 112
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 33
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims abstract description 25
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims abstract description 20
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 22
- -1 tetraalkylammonium cations Chemical class 0.000 claims description 22
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 21
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 19
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 14
- 229920006158 high molecular weight polymer Polymers 0.000 claims description 11
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 6
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 claims description 5
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 5
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 5
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 5
- ZXMGHDIOOHOAAE-UHFFFAOYSA-N 1,1,1-trifluoro-n-(trifluoromethylsulfonyl)methanesulfonamide Chemical class FC(F)(F)S(=O)(=O)NS(=O)(=O)C(F)(F)F ZXMGHDIOOHOAAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000012963 UV stabilizer Substances 0.000 claims description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims description 4
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 4
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M perchlorate Inorganic materials [O-]Cl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 claims description 4
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N triflic acid Chemical class OS(=O)(=O)C(F)(F)F ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical class [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- FDATWRLUYRHCJE-UHFFFAOYSA-N diethylamino hydroxybenzoyl hexyl benzoate Chemical compound CCCCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)C1=CC=C(N(CC)CC)C=C1O FDATWRLUYRHCJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 claims description 3
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical class [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229960001630 diethylamino hydroxybenzoyl hexyl benzoate Drugs 0.000 claims description 2
- MCPKSFINULVDNX-UHFFFAOYSA-N drometrizole Chemical compound CC1=CC=C(O)C(N2N=C3C=CC=CC3=N2)=C1 MCPKSFINULVDNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- ZTOMUSMDRMJOTH-UHFFFAOYSA-N glutaronitrile Chemical compound N#CCCCC#N ZTOMUSMDRMJOTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- QUAMTGJKVDWJEQ-UHFFFAOYSA-N octabenzone Chemical compound OC1=CC(OCCCCCCCC)=CC=C1C(=O)C1=CC=CC=C1 QUAMTGJKVDWJEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZGSOBQAJAUGRBK-UHFFFAOYSA-N propan-2-olate;zirconium(4+) Chemical compound [Zr+4].CC(C)[O-].CC(C)[O-].CC(C)[O-].CC(C)[O-] ZGSOBQAJAUGRBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- YVTPINJIEGFACL-UHFFFAOYSA-N 1-piperidin-1-yloxypiperidine Chemical compound C1CCCCN1ON1CCCCC1 YVTPINJIEGFACL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000001698 pyrogenic effect Effects 0.000 claims 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 52
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 16
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 13
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 11
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical class [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 229920002565 Polyethylene Glycol 400 Polymers 0.000 description 8
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 8
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 4
- UWHCKJMYHZGTIT-UHFFFAOYSA-N Tetraethylene glycol, Natural products OCCOCCOCCOCCO UWHCKJMYHZGTIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 4
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N fluorosulfonic acid Chemical class OS(F)(=O)=O UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 4
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 4
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 4
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002582 Polyethylene Glycol 600 Polymers 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 3
- 239000000010 aprotic solvent Substances 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 239000012799 electrically-conductive coating Substances 0.000 description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 3
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010416 ion conductor Substances 0.000 description 3
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 3
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 3
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N Ethenol Chemical group OC=C IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001241 acetals Chemical class 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 150000004292 cyclic ethers Chemical class 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001746 electroactive polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- 238000001453 impedance spectrum Methods 0.000 description 2
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical class [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920001515 polyalkylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical group [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- NKYXPUKJMFIOLB-UHFFFAOYSA-N 1-ethenyl-3-propylaziridin-2-one Chemical compound CCCC1N(C=C)C1=O NKYXPUKJMFIOLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWYVGKFDLWWQJX-UHFFFAOYSA-N 1-ethenylazepan-2-one Chemical compound C=CN1CCCCCC1=O JWYVGKFDLWWQJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PBGPBHYPCGDFEZ-UHFFFAOYSA-N 1-ethenylpiperidin-2-one Chemical compound C=CN1CCCCC1=O PBGPBHYPCGDFEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DSWHLCKXAGVLBN-UHFFFAOYSA-N 2,2,6,6-tetramethyl-4-(2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)oxypiperidine Chemical compound C1C(C)(C)NC(C)(C)CC1OC1CC(C)(C)NC(C)(C)C1 DSWHLCKXAGVLBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JLZIIHMTTRXXIN-UHFFFAOYSA-N 2-(2-hydroxy-4-methoxybenzoyl)benzoic acid Chemical compound OC1=CC(OC)=CC=C1C(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O JLZIIHMTTRXXIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XHZPRMZZQOIPDS-UHFFFAOYSA-N 2-Methyl-2-[(1-oxo-2-propenyl)amino]-1-propanesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)CC(C)(C)NC(=O)C=C XHZPRMZZQOIPDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSQNJHZHMQZKRB-UHFFFAOYSA-N 3-butyl-3-ethenylaziridin-2-one Chemical compound CCCCC1(C=C)NC1=O QSQNJHZHMQZKRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002012 Aerosil® Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 description 1
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 description 1
- OCUCCJIRFHNWBP-IYEMJOQQSA-L Copper gluconate Chemical class [Cu+2].OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O.OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O OCUCCJIRFHNWBP-IYEMJOQQSA-L 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MKYBYDHXWVHEJW-UHFFFAOYSA-N N-[1-oxo-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propan-2-yl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(C(C)NC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 MKYBYDHXWVHEJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- 206010040880 Skin irritation Diseases 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004433 Thermoplastic polyurethane Substances 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YJZATOSJMRIRIW-UHFFFAOYSA-N [Ir]=O Chemical class [Ir]=O YJZATOSJMRIRIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000003926 acrylamides Chemical class 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 description 1
- INDFXCHYORWHLQ-UHFFFAOYSA-N bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide;1-butyl-3-methylimidazol-3-ium Chemical compound CCCCN1C=C[N+](C)=C1.FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F INDFXCHYORWHLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 1
- CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N butane-1,1-diol Chemical compound CCCC(O)O CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- ABDBNWQRPYOPDF-UHFFFAOYSA-N carbonofluoridic acid Chemical class OC(F)=O ABDBNWQRPYOPDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical group 0.000 description 1
- 229920006317 cationic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- DRVWBEJJZZTIGJ-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Ce+3].[Ce+3] DRVWBEJJZZTIGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- GYZLOYUZLJXAJU-UHFFFAOYSA-N diglycidyl ether Chemical class C1OC1COCC1CO1 GYZLOYUZLJXAJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000005218 dimethyl ethers Chemical class 0.000 description 1
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004862 dioxolanes Chemical class 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- 150000008282 halocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003010 ionic group Chemical group 0.000 description 1
- DCYOBGZUOMKFPA-UHFFFAOYSA-N iron(2+);iron(3+);octadecacyanide Chemical compound [Fe+2].[Fe+2].[Fe+2].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-] DCYOBGZUOMKFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 229920005684 linear copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M lithium;trifluoromethanesulfonate Chemical compound [Li+].[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002734 metacrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical class 0.000 description 1
- 229940088644 n,n-dimethylacrylamide Drugs 0.000 description 1
- YLGYACDQVQQZSW-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethylprop-2-enamide Chemical compound CN(C)C(=O)C=C YLGYACDQVQQZSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UZZYXUGECOQHPU-UHFFFAOYSA-M n-octyl sulfate Chemical compound CCCCCCCCOS([O-])(=O)=O UZZYXUGECOQHPU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- OEIJHBUUFURJLI-UHFFFAOYSA-N octane-1,8-diol Chemical compound OCCCCCCCCO OEIJHBUUFURJLI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940067739 octyl sulfate Drugs 0.000 description 1
- 229920002601 oligoester Polymers 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009931 pascalization Methods 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003014 phosphoric acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229920006112 polar polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000191 poly(N-vinyl pyrrolidone) Polymers 0.000 description 1
- 229920002627 poly(phosphazenes) Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 1
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 229960003351 prussian blue Drugs 0.000 description 1
- 239000013225 prussian blue Substances 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036556 skin irritation Effects 0.000 description 1
- 231100000475 skin irritation Toxicity 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000001509 sodium citrate Chemical class 0.000 description 1
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical class O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 150000003440 styrenes Chemical class 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical class O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- UZZYXUGECOQHPU-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid monooctyl ester Natural products CCCCCCCCOS(O)(=O)=O UZZYXUGECOQHPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 125000005207 tetraalkylammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 229920002397 thermoplastic olefin Polymers 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCO ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к прикладной электрохимии, а именно, к составам, обладающим как ионной проводимостью, так и адгезионными свойствами, и может быть использовано в устройствах с электрически управляемой величиной светопоглощения или светоотражения (электрохромных), преимущественно оксидного типа. Заявляемое электрохромное устройство может быть использовано при изготовлении окон с регулируемым затемнением, межофисных перегородок, стекол автомобилей с управляемой тонировкой, автомобильных зеркал заднего вида с противоослепляющим эффектом и др. Изобретение также может найти применение при изготовлении литиевых батарей, аккумуляторов, прочих источников питания.The invention relates to applied electrochemistry, in particular, to compositions having both ionic conductivity and adhesive properties, and can be used in devices with an electrically controlled amount of light absorption or light reflection (electrochromic), mainly oxide type. The inventive electrochromic device can be used in the manufacture of windows with adjustable dimming, interoffice partitions, car windows with controlled tinting, car rear-view mirrors with anti-glare effect, etc. The invention can also find application in the manufacture of lithium batteries, batteries, other power sources.
Уровень техникиState of the art
Под электрохромными устройствами понимают светопрозрачные конструкции, величиной светопоглощения или светоотражения которых можно управлять с помощью электрического тока. Это достигается использованием электрохромных материалов, коэффициент поглощения в видимой области спектра которых зависит от их окислительно-восстановительного состояния, изменяемого в свою очередь под действием электрического тока.By electrochromic devices is meant translucent structures, the amount of light absorption or light reflection of which can be controlled by electric current. This is achieved by using electrochromic materials, the absorption coefficient in the visible region of the spectrum of which depends on their redox state, which in turn changes under the influence of an electric current.
Конструктивно традиционные электрохромные устройства оксидного типа представляют собой пакет из слоев материалов, верхний и нижний из которых представляют собой твердую или гибкую подложки из стекла или пластика, по крайней мере, одна из которых является оптически прозрачной, на внутренние поверхности которых нанесен слой из прозрачного электропроводящего покрытия. На одну из подложек поверх прозрачного электропроводящего покрытия нанесен электрохромный слой из оксида металла или электроактивного полимера. При этом конструкцию подложка-прозрачное электропроводящее покрытие-электрохромный слой называют «рабочим» электродом. На другую подложку поверх прозрачного электропроводящего покрытия нанесен слой из оксида металла, не обязательно электрохромный, при этом конструкцию подложка-прозрачное электропроводящее покрытие-слой оксида металла называют противоэлектродом. Между «рабочим» электродом и противоэлектродом расположен слой ионного проводника или электролита. Прозрачное электропроводящее покрытие может быть выполнено из оксида индия, допированного оловом, или оксида олова, допированного фтором или им подобных. Электрохромный слой может представлять собой слой оксида переходного металла (вольфрама, ниобия, ванадия, иридия, хрома или их смеси), или электроактивного полимера (полианилина, или полипиррола, или политиофена, а также их производных, или других известных полимеров). В качестве оксида металла для противоэлектрода может использоваться оксид ванадия, титана, церия, ниобия или их смеси.Structurally, traditional oxide-type electrochromic devices are a package of layers of materials, the upper and lower of which are solid or flexible substrates of glass or plastic, at least one of which is optically transparent, on the inner surfaces of which a layer of a transparent electrically conductive coating is applied . An electrochromic layer of metal oxide or an electroactive polymer is deposited on one of the substrates over a transparent electrically conductive coating. In this case, the substrate-transparent electrically conductive coating-electrochromic layer design is called a “working” electrode. A metal oxide layer, not necessarily electrochromic, is applied to another substrate over a transparent electrically conductive coating, and the substrate-transparent electrically conductive coating-metal oxide layer is called a counter electrode. Between the "working" electrode and the counter electrode is a layer of ionic conductor or electrolyte. The transparent conductive coating may be made of indium oxide doped with tin, or tin oxide doped with fluorine or the like. The electrochromic layer may be a layer of a transition metal oxide (tungsten, niobium, vanadium, iridium, chromium, or a mixture thereof), or an electroactive polymer (polyaniline, or polypyrrole, or polythiophene, as well as their derivatives, or other known polymers). As the metal oxide for the counter electrode, vanadium, titanium, cerium, niobium oxide or mixtures thereof can be used.
С электрохимической точки зрения электрохромное устройство представляет собой электрохимическую ячейку, на электродах которой протекают обратимые реакции окисления и восстановления, сопровождающиеся изменением окраски и светопоглощения. Указанные реакции сопровождаются внедрением или выходом ионов, как правило, катионов - лития или водорода, в соответствующие слои. Электрический контакт и перенос ионов между электродами осуществляется с помощью электролита, который должен обладать достаточной электропроводностью (как правило, не ниже 10-4 См/см), прозрачностью, электрохимической стабильностью в рабочей области напряжений.From an electrochemical point of view, an electrochromic device is an electrochemical cell, on the electrodes of which reversible oxidation and reduction reactions proceed, accompanied by a change in color and light absorption. These reactions are accompanied by the introduction or release of ions, usually cations - lithium or hydrogen, in the corresponding layers. Electrical contact and ion transfer between the electrodes is carried out using an electrolyte, which should have sufficient electrical conductivity (usually not lower than 10 -4 S / cm), transparency, electrochemical stability in the working voltage range.
Электролит для электрохромного устройства должен также обладать достаточной адгезией к подложкам, чтобы исключить самопроизвольное отслоение, приводящее к выходу устройства из строя. Электролит не должен быть жидкотекучим, чтобы исключить вытекание при случайной разгерметизации устройства. Более того, использование жидко-текучего электролита совершенно недопустимо в крупногабаритных электрохромных устройствах: окнах архитектурного остекления, межофисных перегородках и др. При вертикальном расположении таких окон внутри них создается высокое гидростатическое давление, способствующее расклиниванию стекол и разгерметизации устройства. Таким образом, электролит для электрохромных устройств должен обладать достаточной силой сцепления двух стекол, противостоящей гидростатическому давлению.The electrolyte for the electrochromic device must also have sufficient adhesion to the substrates to prevent spontaneous detachment leading to failure of the device. The electrolyte should not be fluid to prevent leakage in the event of accidental depressurization of the device. Moreover, the use of a liquid fluid electrolyte is completely unacceptable in large-sized electrochromic devices: architectural glazing windows, inter-office partitions, etc. When such windows are vertically placed inside, high hydrostatic pressure is created, which contributes to wedging of the glass and depressurization of the device. Thus, the electrolyte for electrochromic devices must have a sufficient cohesive force of two glasses, resisting hydrostatic pressure.
Изготовление электролита, удовлетворяющего одновременно требованиям высокой адгезии и высокой электропроводности, является сложной задачей. Улучшение адгезионных и механических свойств электролита, как правило, сопровождается существенным снижением его электропроводности. Тем самым повышается суммарное сопротивление электрохромного устройства электрическому току, что приводит к вынужденному повышению рабочего напряжения на устройстве. Повышение напряжения вызывает следующие негативные последствия: 1) уменьшение срока службы устройства вследствие ускоренной деградации как электродных материалов, так и самого электролита; 2) увеличение расхода электроэнергии на управление электрохромным устройством. С уменьшением электропроводности также связано увеличение времени окрашивания/обесцвечивания электрохромных устройств вследствие снижения ионной подвижности.The manufacture of an electrolyte that simultaneously meets the requirements of high adhesion and high electrical conductivity is a complex task. Improving the adhesive and mechanical properties of the electrolyte, as a rule, is accompanied by a significant decrease in its electrical conductivity. This increases the total resistance of the electrochromic device to electric current, which leads to a forced increase in the operating voltage on the device. An increase in voltage causes the following negative consequences: 1) a decrease in the service life of the device due to accelerated degradation of both electrode materials and the electrolyte itself; 2) increase in energy consumption for controlling an electrochromic device. A decrease in electrical conductivity is also associated with an increase in the time of coloring / bleaching of electrochromic devices due to a decrease in ionic mobility.
Из уровня техники известен электролит для электрохромного устройства, (заявка US 2006102869 (А1), МПК: H01G 9/025), представляющий собой раствор ион-проводящего материала, состоящего из полимерной матрицы, ионных частиц и упрочняющего агента в апротонном растворителе. Электролит обладает хорошей ионной проводимостью и механической прочностью. Полимерная матрица представляет собой сольватируемый или несольватируемый полярный полимер, имеющий кислотные ионные группы. В качестве упрочняющего агента используют целлюлозу или хитин. В качестве сольватируемых полимеров могут быть использованы простые полиэфиры, линейные или блок-сополимеры; оксиэтиленовые (глицидиловые эфиры); полифосфазены и полисилоксаны с олигоэфирными ответвлениями; ПЭГи, сшитые изоцианатами. В качестве несольватируемых полимеров используют арилсульфоновые кислоты, перфторсульфоновые (нафион), перфтор-карбоксильные. В качестве апротонных растворителей - линейные и циклические эфиры, ацетали, нитрилы, карбонаты, амиды, сульфоны, сульфоланы, галогенированные УВ; в качестве источника ионов - соли щелочноземельных, переходных, рекоземельных металлов, органических и органометаллических катионов, органических и неорганических кислот. Наилучший результат в изобретении достигается при использовании в составе электролита анионов с наименьшей нуклеофильностью (от сильных кислот), например перхлоратов, фосфатов, перфторсульфонатов, трифторсульфонимидов и др.An electrolyte for an electrochromic device is known from the prior art (application US 2006102869 (A1), IPC: H01G 9/025), which is a solution of an ion-conductive material consisting of a polymer matrix, ion particles and a strengthening agent in an aprotic solvent. The electrolyte has good ionic conductivity and mechanical strength. The polymer matrix is a solvated or non-solvated polar polymer having acidic ionic groups. As a hardening agent, cellulose or chitin is used. As solvable polymers, polyethers, linear or block copolymers can be used; hydroxyethylene (glycidyl ethers); polyphosphazenes and polysiloxanes with oligoester branches; PEGs crosslinked by isocyanates. As non-solvable polymers, arylsulfonic acids, perfluorosulfonic acids (Nafion), and perfluoro-carboxylic acids are used. As aprotic solvents, linear and cyclic ethers, acetals, nitriles, carbonates, amides, sulfones, sulfolanes, halogenated hydrocarbons; as a source of ions - salts of alkaline earth, transition, re-earth metals, organic and organometallic cations, organic and inorganic acids. The best result in the invention is achieved when anions with the lowest nucleophilicity (from strong acids) are used in the electrolyte, for example perchlorates, phosphates, perfluorosulfonates, trifluorosulfonimides, etc.
Однако данный ион-проводящий материал не обладает свойством адгезии к стеклянным или полимерным подложкам.However, this ion-conducting material does not have the property of adhesion to glass or polymer substrates.
Из уровня техники известен также электролит (патент US 5276079 (А), МПК: C08J 3/28), обладающий адгезионными свойствами и предназначенный для медицинских применений - для переноса электрического сигнала на электрод или доставки лекарства через кожный покров, состав которого включает полимер, пластификатор, электролит, редокс-компоненту и воду. В качестве полимера используют сшитый поли N-винил лактам, в частности поли N-винилпирролидон (предпочтительно), или поли N-винилкапролактам, или поли N-винилвалеролактам. Могут использоваться как гомополимеры N-винил лактамов, так и сополимеры с N,N-диметилакриламидом, акриловой и метакриловой кислотами, акриламидом, 2-акриламидо-2-метил-1-пропансульфокислотой и ее солью, вини л ацетатом. В качестве пластификатора могут использоваться моногидроспирты (этанол, изопропанол), полигидроспирты (этиленгликоль, пропиленгликоль, полиэтиленгликоль М.в. 200-600, глицерин), другие спирты, не вызывающие раздражения кожи и токсических реакций, а также вода. Вода в составе электролита необходима для придания достаточной электропроводности. В качестве электролитов, обеспечивающих ионную проводимость, могут использоваться соли хлорида лития, перхлората лития, цитрата натрия, предпочтительно хлорида калия. Также, в качестве редокс-компоненты могут использоваться сульфаты и глюконаты железа (II) и (III).The electrolyte is also known from the prior art (patent US 5276079 (A), IPC:
Однако содержащаяся в электролите вода не позволяет использовать данный состав в электрохромных устройствах, поскольку вызывает их деградацию за счет реакции электролиза.However, the water contained in the electrolyte does not allow the use of this composition in electrochromic devices, since it causes their degradation due to the electrolysis reaction.
Из уровня техники известен также Li-проводящий электролит для электрохромного устройства, и электрохромное устройство, использующее этот электролит (патент США US 5071233 (А), МПК G02F 1/01). В состав описанного электролита входит полимер и соль лития. В качестве полимера используют оксиметилен-полиоксиэтилен, получаемый из ПЭГ 400 и хлористого метилена при обработке гидроксидом калия. В качестве соли используют перхлорат лития. Электролит обладает повышенной температурной стабильностью до 100°C.The prior art also known Li-conductive electrolyte for an electrochromic device, and an electrochromic device using this electrolyte (US patent US 5071233 (A), IPC
Однако данный электролит не обладает необходимыми адгезионными свойствами, кроме того, процесс его приготовления сложен, включает использование токсичных летучих растворителей.However, this electrolyte does not have the necessary adhesive properties, in addition, the process of its preparation is complex, involves the use of toxic volatile solvents.
Электрохромное устройство (патент США US 5071233 (А), МПК G02F 1/01), использующее описанный электролит, состоит из слоев материалов, расположенных в следующей последовательности: подложка из стекла; прозрачный проводящий слой из оксида олова, допированного фтором (FTO); электрохромный слой оксида вольфрама; слой электролита (ионного проводника); слой противоэлектрода из берлинской лазури или полианилина; прозрачный проводящий слой FTO; подложка из стекла. По периметру проложен тефлоновый спейсер, регулирующий зазор между стеклами. Для работы устройства необходима подача напряжения 3 В.An electrochromic device (US patent US 5071233 (A), IPC G02F 1/01) using the described electrolyte consists of layers of materials arranged in the following sequence: a glass substrate; a transparent conductive layer of tin oxide doped with fluorine (FTO); an electrochromic layer of tungsten oxide; a layer of electrolyte (ionic conductor); a layer of a counter electrode from Prussian blue or polyaniline; transparent conductive layer FTO; glass backing. A teflon spacer is installed around the perimeter, which regulates the gap between the glasses. For the device to work, a voltage of 3 V is required.
Недостатками данного устройства являются высокое рабочее напряжение - до 3 В. Кроме того, вследствие отсутствия адгезионных свойств электролита возможно его отслоение от электродов с выходом устройства из строя.The disadvantages of this device are the high operating voltage - up to 3 V. In addition, due to the lack of adhesive properties of the electrolyte, it may be detached from the electrodes with the failure of the device.
Из уровня техники известно также электрохромное устройство (патент US 5244557, МПК: С23С 14/34), включающее подложки из стекла толщиной 1,5 мм, на которые нанесены прозрачные электропроводящие слои (оксид индия, допированный оловом, нанесенный методом магнетронного распыления); электрохромные слои, полученные методом магнетронного распыления (оксиды вольфрама и иридия); электролит (твердый раствор безводной фосфорной кислоты в полиэтиленоксиде).An electrochromic device is also known from the prior art (patent US 5244557, IPC: С23С 14/34), including glass substrates 1.5 mm thick, on which transparent conductive layers are applied (tin doped indium oxide deposited by magnetron sputtering); electrochromic layers obtained by magnetron sputtering (tungsten and iridium oxides); electrolyte (solid solution of anhydrous phosphoric acid in polyethylene oxide).
Однако электролит, используемый в данном устройстве, не обладает адгезионными свойствами, в связи с чем возможно его отслоение от электродов с выходом устройства из строя.However, the electrolyte used in this device does not have adhesive properties, in connection with which it can be detached from the electrodes with the failure of the device.
Из уровня техники известно также электрохромное устройство (заявка US 20120212794 (А1), МПК: G02F 1/155), включающее два прозрачных электропроводящих слоя с расположенными между ними противоэлектродом, слоем электролита - ионного проводника, электрохромным слоем. Электрохромный материал может быть катодным (оксид вольфрама) или анодным (оксид иридия); противоэлектрод может быть выполнен из оксидов вольфрама, никеля, иридия, хрома, кобальта, родия или их смесей. Электролит представляет собой ион-проводящий полимер.The prior art also knows an electrochromic device (application US 20120212794 (A1), IPC:
Однако электролит, используемый в данном устройстве, не обладает адгезионными свойствами, в связи с чем, возможно его отслоение от электродов с выходом устройства из строя.However, the electrolyte used in this device does not have adhesive properties, and therefore, it may be detached from the electrodes with the failure of the device.
Из уровня техники известен также электролит для электрохромного устройства (патент US 6361709 (В1), МПК: G02F 1/15), представляющий собой оптически прозрачный полимерный твердый электролит, имеющий пропускание >80%, проводимость более 10-6 См/см при 20°C, состоящий из связующего, наполнителя, проводящей соли, ион-сольватирующего пластификатора, прочих добавок. В качестве полимерного связующего может использоваться любой термопластичный полимер с достаточной прозрачностью, в частности полиакрилаты или метакрилаты с различными алкильными группами. Возможно использование сополимеров акрилатов с (мет)акриламидами, (мет)акрилонитрилом, производными стирола, олефинами прямого, разветвленного или циклического строения, прежде всего этиленом, пропиленом и 1-бутиленом. Возможно также использование сополимеров стирола с малеиновым ангидридом, поликарбонатов, поливинилбутираля, частично или полностью гидролизованного поливинилацетат/поливиниловым спиртом и их сополимеров, термопластичных полиуретанов, полиолефинов или полиэфиров, например ПЭТ. Возможно использование в составе электролита смеси совместимых полимеров или полимеров с поперечной сшивкой. При этом проводящие соли могут включать катионы Li, Na, K, Cs, Mg и Ag, предпочтительно Li. Возможен вариант использования солей органических кислот: октилсульфат, додецилбензолсульфат и др. Пластификаторами могут быть обычные высококипящие пластификаторы и растворители, предпочтительно, обладающие сольватирующей способностью по отношению к ионам лития, например, гликоль и олигомерные ПЭГ и ППГ, линейные и циклические карбонаты (этиленкарбонат, пропиленкарбонат, диалкилкарбонаты); органические триалкил- и триарилфосфаты. В составе электролита могут быть использованы также эфиры органических кислот, например адипиновая или фталевая; циклические эфиры - ω-бутиролактон и его гомологи; диоксоланы, диоксаноны; или эфиры неорганических кислот, содержащих группы -(CH2-CH2O)n-CH3, в частности, эфиры борной, серной, фосфорной кислот.An electrolyte for an electrochromic device is also known from the prior art (patent US 6361709 (B1), IPC: G02F 1/15), which is an optically transparent polymer solid electrolyte having a transmittance> 80%, conductivity of more than 10 -6 S / cm at 20 ° C, consisting of a binder, a filler, a conductive salt, an ion-solvating plasticizer, and other additives. As the polymer binder, any thermoplastic polymer with sufficient transparency can be used, in particular polyacrylates or methacrylates with various alkyl groups. It is possible to use copolymers of acrylates with (meth) acrylamides, (meth) acrylonitrile, styrene derivatives, olefins of direct, branched or cyclic structure, primarily ethylene, propylene and 1-butylene. It is also possible to use copolymers of styrene with maleic anhydride, polycarbonates, polyvinyl butyral, partially or fully hydrolyzed polyvinyl acetate / polyvinyl alcohol and their copolymers, thermoplastic polyurethanes, polyolefins or polyesters, for example PET. It is possible to use a mixture of compatible polymers or crosslinked polymers in the electrolyte. In this case, the conductive salts may include cations Li, Na, K, Cs, Mg and Ag, preferably Li. It is possible to use salts of organic acids: octyl sulfate, dodecylbenzenesulfate, etc. Plasticizers can be conventional high boiling plasticizers and solvents, preferably solvating with respect to lithium ions, for example, glycol and oligomeric PEG and PPG, linear and cyclic carbonates (ethylene carbonate dialkyl carbonates); organic trialkyl and triaryl phosphates. Organic acid esters, for example adipic or phthalic, can also be used in the electrolyte; cyclic ethers - ω-butyrolactone and its homologues; dioxolanes, dioxanones; or esters of inorganic acids containing - (CH 2 —CH 2 O) n —CH 3 groups, in particular, boric, sulfuric, phosphoric acid esters.
Однако составы, описанные в изобретении, характеризуются высоким электрическим сопротивлением, что отрицательно сказывается на работе электрохромных устройств.However, the compositions described in the invention are characterized by high electrical resistance, which negatively affects the operation of electrochromic devices.
Из уровня техники известен также электролит для электрохромного устройства (заявка US 2006159610 (А1), МПК: C08G 18/08), представляющий собой ион-проводящий термопластичный прозрачный состав, содержащий частично ацеталированный поливиниловый спирт, электролит и пластификатор. В коммерческих электрохромных устройствах используют ион-проводящие слои на основе поливинилбутираля (частично ацеталированного поливинилового спирта) с добавками пластификатора и электролита. Его преимущество заключается в прозрачности и хорошей ламинирующей способности. Однако для достижения достаточной электропроводности необходимо увеличивать количество пластификатора, что отрицательно сказывается на механических свойствах композита. Изобретение направлено на модификацию состава, основанного на использовании частично ацеталированного поливинилового спирта, с целью придания электролиту долговременной стабильности, хорошей ионной проводимости, хороших механических свойств. Полимер содержит звенья винилацетата, винилового спирта, ацеталей с различными концевыми группами. Предпочтительные электролиты - соли лития. Предпочтительные пластификаторы общей формулы - R4-(OCH2CH2)n-OR5, где R4, R5 - различные радикалы. Особо предпочтительны - диметиловые эфиры триэтиленгликоля или тетраэтиленгликоля, гликолевые эфиры бензойной кислоты и др. Проводимость электролита составляет 3·10-6-6·10-6 См/см.The prior art also known electrolyte for an electrochromic device (application US 2006159610 (A1), IPC: C08G 18/08), which is an ion-conductive thermoplastic transparent composition containing partially acetalized polyvinyl alcohol, an electrolyte and a plasticizer. Commercial electrochromic devices use ion-conducting layers based on polyvinyl butyral (partially acetalized polyvinyl alcohol) with additives of plasticizer and electrolyte. Its advantage is transparency and good laminating ability. However, to achieve sufficient electrical conductivity, it is necessary to increase the amount of plasticizer, which adversely affects the mechanical properties of the composite. The invention is directed to modifying a composition based on the use of partially acetalized polyvinyl alcohol in order to give the electrolyte long-term stability, good ionic conductivity, and good mechanical properties. The polymer contains vinyl acetate, vinyl alcohol, acetals with various terminal groups. Preferred electrolytes are lithium salts. Preferred plasticizers of the general formula —R 4 - (OCH 2 CH 2 ) n —OR 5 where R 4 , R 5 are various radicals. Particularly preferred are dimethyl ethers of triethylene glycol or tetraethylene glycol, glycol ethers of benzoic acid, etc. The electrolyte conductivity is 3 · 10 -6 -6 · 10 -6 S / cm.
Однако проводимость данного электролита недостаточна для эффективной работы электрохромных устройств, а ее повышение путем увеличения количества пластификатора отрицательно сказывается на механических свойствах композита.However, the conductivity of this electrolyte is insufficient for the effective operation of electrochromic devices, and its increase by increasing the amount of plasticizer adversely affects the mechanical properties of the composite.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является электролит для электрохромного устройства (заявка US 2008030834 (А1); МПК: G02F 1/15), в состав которого по одному из вариантов исполнения входит поли-1-винилпирролидона-ко-винилацетат, поли-1-винилпирролидона-ко-винилацетат, тетраэтиленгликоль и LiClO4. Обычно адгезионные свойства полимеров, используемых в качестве адгезивов (полиалкилакрилаты, поливинилбутираль), сильно ухудшаются, когда добавляются пластификатор и соль для создания ионной проводимости. С другой стороны, ионная проводимость полимеров - хороших проводников (перфторсульфонаты) ухудшается, когда они смешиваются с полимерами для придания адгезионных свойств. В изобретении предложен состав с ионной проводимостью, который может быть нанесен в т.ч. на гибкие подложки. Получают оптически прозрачный, гибкий ион-проводящий слой с хорошей адгезией, включающий связующее, выбранное из группы поливинилпирролидона (ПВП) или его сополимера; источник мобильных катионов. Могут использоваться другие добавки, пластификаторы, пигменты.Closest to the claimed technical solution is an electrolyte for an electrochromic device (application US 2008030834 (A1); IPC:
В сравнительных примерах 1-3 показано, что устройства с оксидом вольфрама и электролитами на основе метилметакрилата, перфторсульфонатного полиэлектролита сначала работают, но после 1-го цикла выходят из строя из-за расклеивания. Состав проводящего адгезива, согласно изобретению, раскрыт в примере №4 материалов изобретения: 5 г поли-1-винилпирролидона-ко-винилацетата (1.3:1, 50000), 10 г поли-1-винилпирролидона-ко-винилацетата (1:2.4, 13000), 5 г тетраэтиленгликоля и 3,6 г LiClO4. Электрохромное устройство на гибкой подложке, использующее данный электролит, выдержало 5000 циклов окрашивания/обесцвечивания. При этом из материалов описания изобретения следует, что ион-проводящий адгезионный слой может быть также приготовлен только из двух компонентов: поли-1-винилпирролидона-ко-винилацетата и соли металла. В качестве растворителя используется вода.In comparative examples 1-3, it is shown that devices with tungsten oxide and electrolytes based on methyl methacrylate, perfluorosulfonate polyelectrolyte first work, but after the 1st cycle they fail due to sticking. The composition of the conductive adhesive according to the invention is disclosed in Example No. 4 of the materials of the invention: 5 g of poly-1-vinylpyrrolidone-co-vinyl acetate (1.3: 1, 50,000), 10 g of poly-1-vinylpyrrolidone-co-vinyl acetate (1: 2.4, 13000), 5 g of tetraethylene glycol and 3.6 g of LiClO 4 . An electrochromic device on a flexible substrate using this electrolyte withstood 5000 cycles of staining / discoloration. Moreover, from the materials of the description of the invention it follows that the ion-conductive adhesive layer can also be prepared from only two components: poly-1-vinylpyrrolidone-co-vinyl acetate and a metal salt. The solvent used is water.
Однако проводимость данного электролита также недостаточна для долговременной работы электрохромных устройств и не позволяет получить приемлемое количество циклов окрашивания/обесцвечивания. Наличие воды в электролите отрицательно сказывается на сроке службы устройства вследствие протекания процессов электролиза. Электролиз приводит к изменению состава электролита, газовыделению с образованием пузырьков, ухудшающих внешний вид и нарушающих работу устройства.However, the conductivity of this electrolyte is also insufficient for the long-term operation of electrochromic devices and does not allow to obtain an acceptable number of staining / bleaching cycles. The presence of water in the electrolyte adversely affects the life of the device due to electrolysis processes. Electrolysis leads to a change in the composition of the electrolyte, gas evolution with the formation of bubbles, worsening the appearance and disrupting the operation of the device.
Наиболее близким к заявляемому электрохромному устройству является решение по патенту US 5659417, МПК: G02F 1/153. Устройство включает электрохромный слой из оксида металла, молибдена или вольфрама, нанесенный на подложку с оптически прозрачным электропроводящим слоем с помощью золь-гель метода; ион-проводящий слой, представляющий собой раствор соли лития в органическом растворителе, гелированном с помощью тетраэтоксисилана; противоэлектрод из оксида ванадия или хрома, нанесенный на подложку с оптически прозрачным электропроводящим слоем с помощью золь-гель метода.Closest to the claimed electrochromic device is the solution according to patent US 5659417, IPC:
Однако электролит, используемый в данном устройстве, не обладает адгезионными свойствами, в связи с чем возможно его отслоение от электродов с выходом устройства из строя.However, the electrolyte used in this device does not have adhesive properties, in connection with which it can be detached from the electrodes with the failure of the device.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей изобретения является разработка состава и способа получения электролита, обладающего прозрачностью в видимой области, высокой адгезионной способностью к соседним слоям, электрохимической стабильностью, значительной ионной электропроводностью, отсутствием электронной проводимости, и пригодного для использования в электрохромных устройствах оксидного типа.The objective of the invention is to develop a composition and method for producing an electrolyte having transparency in the visible region, high adhesive ability to adjacent layers, electrochemical stability, significant ionic conductivity, lack of electronic conductivity, and suitable for use in oxide type electrochromic devices.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является повышение срока службы электрохромных устройств, выражающееся в увеличении количества рабочих циклов окрашивания/обесцвечивания по сравнению с прототипом, а также снижение их энергопотребления вследствие уменьшения величины рабочего напряжения, требующегося для работы устройства; уменьшение времени окрашивания/обесцвечивания электрохромных устройств вследствие повышения ионной подвижности в слое электролита; удешевление производства электрохромных устройств с использованием электролита, согласно настоящему изобретению, за счет использования более дешевых компонентов, по сравнению с прототипом; упрощение процесса производства электролита для электрохромных устройств, согласно настоящему изобретению, за счет исключения использования летучих растворителей на стадии приготовления электролита и отсутствия необходимости сушки от них.The technical result, to which the claimed invention is directed, is to increase the service life of electrochromic devices, expressed in an increase in the number of dyeing / bleaching cycles compared to the prototype, as well as a decrease in their energy consumption due to a decrease in the operating voltage required for the operation of the device; reducing the time of staining / discoloration of electrochromic devices due to increased ionic mobility in the electrolyte layer; cheaper production of electrochromic devices using an electrolyte, according to the present invention, by using cheaper components, compared with the prototype; simplification of the electrolyte production process for electrochromic devices according to the present invention by eliminating the use of volatile solvents at the stage of electrolyte preparation and the absence of the need for drying from them
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Поставленная задача решается тем, что электропроводящий адгезив (электролит) для электрохромного устройства включает полимер-олигомерный комплекс с адгезионными свойствами, источник ионов и растворитель (или пластификатор-растворитель) при следующем соотношении компонентов, мас.%: полимер-олигомерный комплекс - 20-60; источник ионов - 3-20; растворитель - 20-70; при этом в качестве полимер-олигомерного комплекса может быть использован водородно-связанный стехиометрический комплекс из, по крайней мере, одного высокомолекулярного полимера, и, по крайней мере, одного олигомерного телехелика.The problem is solved in that the electrically conductive adhesive (electrolyte) for the electrochromic device includes a polymer-oligomer complex with adhesive properties, an ion source and a solvent (or plasticizer-solvent) in the following ratio of components, wt.%: Polymer-oligomer complex - 20-60 ; ion source - 3-20; solvent - 20-70; however, as the polymer-oligomeric complex, a hydrogen-bonded stoichiometric complex of at least one high molecular weight polymer and at least one oligomeric telehelic can be used.
Высокомолекулярный полимер и олигомерный телехелик могут быть взяты при следующем соотношении компонентов, мас.%:High molecular weight polymer and oligomeric telehelic can be taken in the following ratio of components, wt.%:
высокомолекулярный полимер - 50-80high molecular weight polymer - 50-80
олигомерный телехелик - 20-50.oligomeric telehelic - 20-50.
В качестве высокомолекулярного полимера может быть использован поливинилпир-ролидон (ПВП), в качестве олигомерного телехелика - полиэтиленгликоль (ПЭГ).Polyvinylpyrrolidone (PVP) can be used as a high molecular weight polymer, and polyethylene glycol (PEG) can be used as oligomeric telechelic.
В качестве ПВП может быть использован линейный несшитый полимер с молекулярной массой 100000-2000000 г/моль, более конкретно 500000-1500000 г/моль, предпочтительно 106+/-100000 г/моль, в качестве ПЭГ - ПЭГ с молекулярной массой 300-800 г/моль, предпочтительно 400-600 г/моль.As PVP, a linear non-crosslinked polymer with a molecular weight of 100,000-2000000 g / mol, more specifically 500000-1500000 g / mol, preferably 10 6 +/- 100000 g / mol, can be used, as PEG - PEG with a molecular weight of 300-800 g / mol, preferably 400-600 g / mol.
В качестве источника ионов могут быть использованы соли катионов лития, аммония, тетраалкиламмония, и анионов перхлората, бис-трифторметансульфонимида, триф-торметилсульфоната, тетрафторбората, гексафторфосфата или их смеси.As an ion source, salts of cations of lithium, ammonium, tetraalkylammonium, and anions of perchlorate, bis-trifluoromethanesulfonimide, trifluoromethyl sulfonate, tetrafluoroborate, hexafluorophosphate, or mixtures thereof can be used.
В качестве растворителя (или растворителя-пластификатора) могут быть использованы пропиленкарбонат, этиленкарбонат, N-метилпирролидон, гамма-бутиролактон, глутаронитрил или их смеси. В качестве растворителя также могут быть использованы ионные жидкости, такие, например, как производные N-алкилимидазолия с анионами: перхлорат, бис-трифторметансульфонимид, трифторметилсульфонат, тетрафторборат, гексафторфосфат или их смеси.As a solvent (or a plasticizing solvent), propylene carbonate, ethylene carbonate, N-methylpyrrolidone, gamma-butyrolactone, glutaronitrile or mixtures thereof can be used. Ionic liquids can also be used as a solvent, such as, for example, derivatives of N-alkylimidazolium with anions: perchlorate, bis-trifluoromethanesulfonimide, trifluoromethyl sulfonate, tetrafluoroborate, hexafluorophosphate, or mixtures thereof.
Кроме того, электролит может дополнительно содержать УФ-стабилизаторы, сшивающие агенты, нанодисперсный наполнитель для регулирования реологических свойств электролита. При этом в качестве нанодисперсного наполнителя может быть использован пирогенный диоксид кремния (аэросил) с размером частиц 7-20 нм; в качестве УФ-стабилизатора (не ограничиваясь перечисленным перечнем) - 2-(2-гидрокси-5-метилфенил)бензтриазол (Tinuvin), или диэтиламино-гидроксибензоил-гексилбензоат (Uvinul A Plus), 2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидиниловый эфир (Cyasorb), или 2-бензоил-5-октилоксифенол (Sanduvor); в качестве сшивающего агента - алкоксиды переходных металлов, алюминия, кремния, бора, или их смеси. При этом в качестве алкоксида переходного металла может быть использован тетра-изопропоксид титана или циркония.In addition, the electrolyte may additionally contain UV stabilizers, crosslinking agents, a nanosized filler to control the rheological properties of the electrolyte. Moreover, fumed silica (aerosil) with a particle size of 7-20 nm can be used as a nanodispersed filler; as a UV stabilizer (not limited to the above list), 2- (2-hydroxy-5-methylphenyl) benztriazole (Tinuvin), or diethylamino-hydroxybenzoyl-hexylbenzoate (Uvinul A Plus), 2,2,6,6-tetramethyl- 4-piperidinyl ether (Cyasorb), or 2-benzoyl-5-octyloxyphenol (Sanduvor); as a crosslinking agent, alkoxides of transition metals, aluminum, silicon, boron, or a mixture thereof. In this case, titanium or zirconium tetra-isopropoxide can be used as a transition metal alkoxide.
Электролит может дополнительно содержать редокс-компоненту, введенную в состав электролита в количестве 1-10 мас.%. При этом в качестве редокс-компоненты могут быть использованы, например, системы иод - иодид, или ферроцен - феррициний, или полиал-килферроцен-полиалкилферрициний, или 5,10-диалкил-5,10-дигидрофеназин - катион-радикал 5,10-диалкил-5,10-дигидрофеназиния. Электрохромные устройства, содержащие электролит с редокс-компонентой, не требуют наличия оксидного металлического слоя на противоэлектроде. Тем самым существенно упрощается конструкция и технология изготовления электрохромных устройств.The electrolyte may further contain a redox component introduced into the electrolyte in an amount of 1-10 wt.%. In this case, as a redox component, for example, iodine-iodide systems, or ferrocene-ferricinium, or polyalkylferrocene-polyalkylferricinium, or 5,10-dialkyl-5,10-dihydrophenazine-
Способ приготовления электролита включает смешение компонентов в перемешивающем устройстве до получения однородного прозрачного вязкого состава. В качестве перемешивающего устройства может быть использован экструдер. При этом смешение компонентов осуществляют в два этапа, на первом из которых готовят смесь из растворителя и источника ионов, с последующим добавлением ПЭГ, на втором - готовят смесь растворителя и ПВП, после чего осуществляют перемешивание приготовленных смесей.A method of preparing an electrolyte involves mixing the components in a mixing device until a uniform transparent viscous composition is obtained. An extruder may be used as a mixing device. In this case, the components are mixed in two stages, at the first of which a mixture of a solvent and an ion source is prepared, followed by the addition of PEG, at the second, a mixture of solvent and PVP is prepared, after which the prepared mixtures are mixed.
Поставленная задача также решается тем, что электрохромное устройство включает две подложки с прозрачным проводящим слоем, между которыми расположены электрохромный слой в виде оксидной или полимерной пленки, электролит и противо-электрод, при этом в качестве электролита используют электролит заявляемого состава, представленного выше. Подложка может быть выполнена из стекла или полимера, при этом полимерная подложка выполнена твердой или гибкой.The problem is also solved in that the electrochromic device includes two substrates with a transparent conductive layer, between which there is an electrochromic layer in the form of an oxide or polymer film, an electrolyte and a counter electrode, while an electrolyte of the claimed composition presented above is used as an electrolyte. The substrate may be made of glass or polymer, while the polymer substrate is solid or flexible.
В качестве прозрачного проводящего слоя могут быть использованы (без ограничения перечня) оксид индия, допированный оловом; оксид олова, допированный фтором; оксид цинка, допированный галлием. В качестве электрохромного слоя может быть использована пленка из оксидов переходных металлов, например оксидов вольфрама, ванадия, молибдена, никеля, кобальта, иридия, ниобия; или пленка из электропроводного полимера, например полианилина, полипиррола, политиофена, а также их производных, либо другие электропроводные полимеры, известные из технических решений, или возможные. В качестве противоэлектрода могут быть использованы оксид или гидроксид переходного металла, например оксид ванадия, титана, церия, циркония, ниобия, гидроксид никеля, или их смеси; либо комплексная соль переходного металла, например гесацианоферрат железа или индия.As a transparent conductive layer, indium oxide doped with tin can be used (without limiting the list); fluorine doped tin oxide; gallium doped zinc oxide. As the electrochromic layer, a film of transition metal oxides, for example, oxides of tungsten, vanadium, molybdenum, nickel, cobalt, iridium, niobium, can be used; or a film of an electrically conductive polymer, for example polyaniline, polypyrrole, polythiophene, as well as their derivatives, or other electrically conductive polymers known from technical solutions, or possible. As the counter electrode, a transition metal oxide or hydroxide, for example, vanadium, titanium, cerium, zirconium, niobium, nickel hydroxide, or mixtures thereof can be used; or a transition metal complex salt, for example iron or indium gesacyanoferrate.
Основные отличия заявляемого технического решения от наиболее близкого состава электролита для электрохромных устройств заключаются в следующем.The main differences of the claimed technical solution from the closest electrolyte composition for electrochromic devices are as follows.
1. Электропроводящий адгезив для электрохромных устройств, согласно настоящему техническому решению, содержит иной компонентный состав, в котором присутствует растворитель (в отличие от прототипа), а в качестве полимера использован полимер-олигомерный комплекс с адгезионными свойствами. Компоненты полимер-олигомерного комплекса и электролита в целом подобраны в процентном соотношении, обеспечивающем высокие значения электропроводности и адгезионных свойств.1. The electrically conductive adhesive for electrochromic devices, according to the present technical solution, contains a different component composition in which a solvent is present (unlike the prototype), and a polymer-oligomer complex with adhesive properties is used as a polymer. The components of the polymer-oligomer complex and the electrolyte as a whole are selected in a percentage ratio that provides high values of electrical conductivity and adhesive properties.
2. В заявляемом техническом решении в качестве одной из составляющих электролита используется полимер-олигомерный комплекс с адгезионными свойствами, основанный на стехиометрическом соотношении его компонентов. Наличие указанного комплекса позволяет гибко регулировать состав электролита, вводить прочие необходимые компоненты (растворитель, источник ионов), придавая, таким образом, электролиту требуемую электропроводность и, в то же время, не теряя существенно адгезионных свойств.2. In the claimed technical solution, as one of the components of the electrolyte, a polymer-oligomeric complex with adhesive properties is used, based on the stoichiometric ratio of its components. The presence of this complex allows you to flexibly control the composition of the electrolyte, introduce other necessary components (solvent, ion source), thus giving the electrolyte the required electrical conductivity and, at the same time, without losing substantially the adhesive properties.
3. В состав полимер-олигомерного комплекса входит высокомолекулярный ПВП (М.м. от 500000 до 1500000 г/моль, предпочтительно 1000000 г/моль), что придает полимер-олигомерному комплексу повышенные адгезионные и когезионные свойства, устойчивые к введению в состав электролита растворителя и источника ионов.3. The composition of the polymer-oligomer complex includes high molecular weight PVP (M. m. From 500,000 to 1,500,000 g / mol, preferably 1,000,000 g / mol), which gives the polymer-oligomer complex enhanced adhesive and cohesive properties that are resistant to the introduction of a solvent into the electrolyte and ion source.
4. В состав электролита входит растворитель, позволяющий получить существенно большее значение электропроводности электролита, согласно заявляемому техническому решению, по сравнению с прототипом. Повышенная электропроводность позволяет увеличить срок службы электрохромных устройств, а также снизить их энергопотребление вследствие уменьшения рабочего напряжения от 3 В до примерно 2-2,2 В; уменьшить время окрашивания/обесцвечивания вследствие повышения ионной подвижности в слое электролита от примерно 120/80 сек до примерно 30/20 сек.4. The composition of the electrolyte includes a solvent, which allows to obtain a significantly greater value of the conductivity of the electrolyte, according to the claimed technical solution, compared with the prototype. Increased electrical conductivity allows you to increase the life of electrochromic devices, as well as reduce their energy consumption due to a decrease in operating voltage from 3 V to about 2-2.2 V; reduce the time of staining / discoloration due to increased ionic mobility in the electrolyte layer from about 120/80 sec to about 30/20 sec.
Основное отличие заявляемого электрохромного устройства от наиболее близкого аналога заключаются в том, что в электрохромном устройстве, согласно заявляемому техническому решению, используется электролит, обладающий адгезионными свойствами, что делает устройство более долговечным, а его конструкцию более прочной за счет обеспечения устойчивости электролита к отслоению от электродов.The main difference of the claimed electrochromic device from the closest analogue is that in the electrochromic device, according to the claimed technical solution, an electrolyte having adhesive properties is used, which makes the device more durable, and its design is more durable due to the stability of the electrolyte to peeling from the electrodes .
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 представлена конструкция электрохромного устройства оксидного типа. Позициями на фиг.1 обозначены: 1,7 - стеклянная или пластиковая подложка, 2, 6 - прозрачный проводящий слой, 3 - электрохромный материал (WO3), 4 - электролит, 5 - противоэлектрод, 8, 9 - электрические контакты.Figure 1 presents the design of the electrochromic device of the oxide type. The positions in Fig. 1 indicate: 1.7 - glass or plastic substrate, 2, 6 - transparent conductive layer, 3 - electrochromic material (WO 3 ), 4 - electrolyte, 5 - counter electrode, 8, 9 - electrical contacts.
На фиг.2 представлена конструкция измерительной ячейки для измерения электропроводности электролита. Позициями на фиг.2 обозначены: 10, 14 - стеклянная подложка, 11, 13 - проводники из полированной меди, 12 - электролит, 15, 16 - электрические контакты.Figure 2 presents the design of the measuring cell for measuring the electrical conductivity of the electrolyte. The positions in figure 2 indicate: 10, 14 - glass substrate, 11, 13 - conductors of polished copper, 12 - electrolyte, 15, 16 - electrical contacts.
На фиг.3 представлен спектр импеданса (годограф) для электролита - прототипа в ячейке толщиной 0,1 мм. Как следует из фиг.3, сопротивление слоя толщиной 0,1 мм электролита - прототипа находится в пределах 4 кОм.Figure 3 presents the impedance spectrum (hodograph) for an electrolyte - a prototype in a cell 0.1 mm thick. As follows from figure 3, the resistance of the layer with a thickness of 0.1 mm of electrolyte prototype is within 4 kOhm.
На фиг.4 представлен спектр импеданса (годограф) для электролита, согласно настоящему техническому решению (состав электролита представлен в примере №3), в ячейке толщиной 1 мм. Как следует из фиг.4, сопротивление слоя толщиной 1 мм электролита, согласно настоящему техническому решению, находится в пределах 50 Ом. Тем самым электропроводность электролита, согласно настоящему техническому решению, более чем на два порядка превышает электропроводность электролита-прототипа.Figure 4 presents the impedance spectrum (hodograph) for the electrolyte, according to the present technical solution (the electrolyte composition is presented in example No. 3), in a
На фиг.5 представлена циклическая вольтамперограмма электрохромного устройства, согласно фиг.1, после прохождения 10030 циклов окрашивания/обесцвечивания. Наличие пиков, соответствующих процессам восстановления (окрашивания) и окисления (обесцвечивания) электрохромного слоя, свидетельствует о работоспособности устройства после 10030 циклов.Figure 5 presents the cyclic voltammogram of the electrochromic device, according to figure 1, after passing 10030 cycles of staining / discoloration. The presence of peaks corresponding to the processes of reduction (staining) and oxidation (bleaching) of the electrochromic layer indicates the operability of the device after 10030 cycles.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
В материалах настоящего изобретения использована терминология в соответствии с приведенными ниже определениями.In the materials of the present invention used the terminology in accordance with the following definitions.
«Полимер-олигомерный комплекс» - комплекс, образующийся в результате нековалентного взаимодействия функциональных групп, принадлежащих высокомолекулярному полимеру и олигомерному телехелику. Под нековалентным взаимодействием понимается взаимодействие за счет водородных связей или электростатических сил."Polymer-oligomeric complex" - a complex formed as a result of non-covalent interaction of functional groups belonging to a high molecular weight polymer and oligomeric telehelic. Non-covalent interaction is understood to mean interaction due to hydrogen bonds or electrostatic forces.
«Высокомолекулярный полимер» - полимер с молекулярной массой, как правило, от около 100000 г/моль."High molecular weight polymer" is a polymer with a molecular weight of typically from about 100,000 g / mol.
«Несшитый полимер» - полимер, предпочтительно линейного строения, не имеющий межцепных ковалентно связанных мостиков, и участвующий в образовании полимер-олигомерного комплекса."Crosslinked polymer" is a polymer, preferably of linear structure, without interchain covalently linked bridges, and participating in the formation of the polymer-oligomeric complex.
«Телехелик» - низкомолекулярный или олигомерный компонент, имеющий концевые функциональные группы, способные к комплементарному взаимодействию с функциональными группами несшитого полимера, и участвующий в образовании полимер-олигомерного комплекса.Telekhelik is a low molecular weight or oligomeric component having terminal functional groups capable of complementary interaction with functional groups of an uncrosslinked polymer and participating in the formation of a polymer-oligomeric complex.
«Растворитель» - низкомолекулярный компонент, способствующий повышению растворимости и ионизации источников ионов; растворитель также может играть роль пластификатора для полимер-олигомерного комплекса."Solvent" is a low molecular weight component that helps to increase the solubility and ionization of ion sources; the solvent can also play the role of a plasticizer for the polymer-oligomeric complex.
«Источник ионов» - вещество, характеризующееся наличием ионной или сильно полярной связи, и способное к ионизации в среде растворителя с достаточной диэлектрической проницаемостью. Наиболее типичные источники ионов - соли органических и неорганических кислот, сильные органические или неорганические кислоты и основания, катионпроводящие полимеры."Source of ions" - a substance characterized by the presence of an ionic or strongly polar bond, and capable of ionization in a solvent medium with sufficient dielectric constant. The most typical ion sources are salts of organic and inorganic acids, strong organic or inorganic acids and bases, cationic polymers.
Разработка состава электролита, обеспечивающего сочетание высокой ионной электрической проводимости и адгезионных свойств, является непростой задачей. Обычно клеящие вещества и адгезивы представляют собой высоковязкие малополярные субстанции, обладающие как чрезвычайно низкой растворяющей способностью по отношению к соединениям - источникам ионов, так и очень слабыми ионизирующими свойствами. Электропроводность таких систем чрезвычайно низка. Для повышения проводимости необходимо добавление растворителя, однако с увеличением его концентрации уменьшаются адгезионные и когезионные свойства композита.The development of an electrolyte composition that provides a combination of high ionic electrical conductivity and adhesive properties is not an easy task. Typically, adhesives and adhesives are highly viscous, low-polar substances, which have both extremely low dissolving power with respect to compounds - ion sources, and very weak ionizing properties. The electrical conductivity of such systems is extremely low. To increase the conductivity, it is necessary to add a solvent, however, with an increase in its concentration, the adhesive and cohesive properties of the composite decrease.
Для решения поставленной задачи в качестве одной из составляющих электролита предлагается использовать двухкомпонентный адгезив, представляющий собой полимер-олигомерный комплекс стехиометрического состава, образующийся за счет сетки водородных связей между комплементарными функциональными группами высокомолекулярного полимера и олигомерного телехелика. Образование водородных связей между двумя концевыми функциональными группами олигомерного телехелика и соответствующими функциональными группами, находящимися в главной цепи полимера, позволяет получить нековалентно связанную надмолекулярную сетчатую структуру. Образующийся комплекс характеризуется высокой энергией когезии (межмолекулярного сцепления) и вместе с тем значительным свободным нанообъемом (незанятым пространством между атомами соседних макромолекул). Важно отметить, что указанный полимер-олигомерный комплекс характеризуется строго определенным, стехиометрическим составом, другими словами, существует область оптимума для соотношения количеств высокомолекулярного полимера и олигомерного телехелика, зависящая от наличия прочих составляющих электролита - источника ионов и растворителя. Стехиометрия полимер-олигомерного комплекса определяется длиной цепи олигомерного телехелика. Так, например, в стехиометрическом комплексе ПВП с ПЭГ ММ 400 г/моль каждое пятое мономерное звено ПВП сшито водородными связями с другим сегментом ПВП через относительно короткую цепочку ПЭГ. В комплексе ПВП с ПЭГ-600 каждое девятое звено включено в водородно-связанную сетчатую структуру.To solve this problem, it is proposed to use a two-component adhesive as one of the electrolyte components, which is a polymer-oligomeric complex of stoichiometric composition, formed due to a network of hydrogen bonds between the complementary functional groups of a high molecular weight polymer and oligomeric television. The formation of hydrogen bonds between the two terminal functional groups of the oligomeric telechelica and the corresponding functional groups located in the main polymer chain allows one to obtain a non-covalently linked supramolecular network structure. The resulting complex is characterized by high cohesion energy (intermolecular bonding) and, at the same time, significant free nano-volume (unoccupied space between atoms of neighboring macromolecules). It is important to note that the indicated polymer-oligomeric complex is characterized by a strictly defined, stoichiometric composition, in other words, there is an optimum region for the ratio of the amounts of high molecular weight polymer and oligomeric telechelic, depending on the presence of other components of the electrolyte — the ion source and the solvent. The stoichiometry of the polymer-oligomeric complex is determined by the chain length of the oligomeric telechelic. For example, in the stoichiometric PVP complex with PEG MM 400 g / mol, every fifth PVP monomer unit is crosslinked by hydrogen bonds with another PVP segment via a relatively short PEG chain. In the PVP complex with PEG-600, every ninth link is included in the hydrogen-bonded network structure.
Наличие свободного нанообъема способствует растворимости соединений - источников ионов, а полярная природа компонентов интерполимерного комплекса - их ионизации. К используемому в настоящем изобретении растворителю предъявляются следующие требования: он должен способствовать растворению и ионизации соединений - источников ионов; быть совместимым с компонентами интерполимерного комплекса и не вызывать его диссоциацию; иметь высокую температуру кипения (не ниже 150°C); быть электрохимически стабильным в широкой области потенциалов (не менее +/-2 В относительно хлорсеребряного электрода сравнения).The presence of free nano-volume promotes the solubility of compounds - ion sources, and the polar nature of the components of the interpolymer complex - their ionization. The solvent used in the present invention has the following requirements: it should facilitate the dissolution and ionization of ion source compounds; be compatible with the components of the interpolymer complex and not cause its dissociation; have a high boiling point (not lower than 150 ° C); be electrochemically stable in a wide range of potentials (not less than +/- 2 V relative to the silver chloride reference electrode).
В качестве несшитого высокомолекулярного полимера в настоящем изобретении могут использоваться поли(N-виниллактамы), получаемые полимеризацией или сополи-меризацией одного или нескольких нижеследующих N-виниллактамовых мономеров: N-винил-2-пирролидона, N-винил-2-валеролактама и N-винил-2-капролактама. Молекулярная масса от около 100000 г/моль до 2000000 г/моль, обычно от около 500000 г/моль до 1500000 г/моль.As the non-crosslinked high molecular weight polymer in the present invention, poly (N-vinyl lactams) obtained by polymerization or copolymerization of one or more of the following N-vinyl lactam monomers: N-vinyl-2-pyrrolidone, N-vinyl-2-valerolactam and N- can be used vinyl-2-caprolactam. The molecular weight is from about 100,000 g / mol to 2,000,000 g / mol, usually from about 500,000 g / mol to 1,500,000 g / mol.
В качестве телехелика могут использоваться (без ограничения перечня) мономерные или олигоалкиленгликоли, такие как этиленгликоль и пропиленгликоль, неполные простые эфиры многоатомных спиртов (например, простые эфиры гликоля), алкандиолы от бутандиола до октандиола включительно, производные полиалкиленгликолей с концевыми карбоксильными и аминогруппами, такие как полиэтиленгликоль-дикарбоновая кислота. Пригодными олигомерными телехеликами являются также глицерин, полиэтиленгликоли с концевыми карбоксильными или фенольными группами, а также карбоновые дикислоты. Полиалкиленгликоли являются предпочтительными, а полиэтиленгликоль с молекулярной массой от около 300 до 800 является оптимальным.Monomeric or oligoalkylene glycols, such as ethylene glycol and propylene glycol, partial ethers of polyhydric alcohols (e.g. glycol ethers), butanediol to octanediol alkanediols, derivatives of polyalkylene glycols with terminal carboxylic acids, such as polyethylene glycol dicarboxylic acid. Glycerin, polyethylene glycols with terminal carboxyl or phenolic groups, as well as carboxylic diacids are also suitable oligomeric telechelics. Polyalkylene glycols are preferred, and polyethylene glycol with a molecular weight of from about 300 to 800 is optimal.
Электропроводящий адгезив (электролит) для электрохромных устройств включает полимер-олигомерный комплекс с адгезионными свойствами, источник ионов и растворитель (или пластификатор-растворитель) при следующем соотношении компонентов, мас.%: полимер-олигомерный комплекс - 20-60; источник ионов - 3-20; растворитель - 20-70; при этом в качестве полимер-олигомерного комплекса предпочтительно использование смеси, по крайней мере, из ПВП и ПЭГ.The electrically conductive adhesive (electrolyte) for electrochromic devices includes a polymer-oligomer complex with adhesive properties, an ion source and a solvent (or plasticizer-solvent) in the following ratio of components, wt.%: Polymer-oligomer complex - 20-60; ion source - 3-20; solvent - 20-70; however, as a polymer-oligomer complex, it is preferable to use a mixture of at least PVP and PEG.
ПВП и ПЭГ в полимер-олигомерном комплексе могут быть взяты при следующем соотношении компонентов, мас.%: ПВП - 50-80; ПЭГ - 20-50. В качестве ПВП может быть использован линейный несшитый полимер с молекулярной массой 100000-4000000 г/моль, более конкретно 500000-1500000 г/моль, предпочтительно 106+/-100000 г/моль, в качестве ПЭГ - ПЭГ с молекулярной массой 300-800 г/моль, предпочтительно 400-600 г/моль.PVP and PEG in the polymer-oligomer complex can be taken in the following ratio of components, wt.%: PVP - 50-80; PEG - 20-50. As PVP, a linear non-crosslinked polymer with a molecular weight of 100000-4000000 g / mol, more specifically 500000-1500000 g / mol, preferably 10 6 +/- 100000 g / mol, can be used, as PEG - PEG with a molecular weight of 300-800 g / mol, preferably 400-600 g / mol.
Ниже более подробно представлен пример получения электролита.An example of electrolyte production is presented in more detail below.
Взвесь из 2,5 г ПВП (М.м. 1000000 г/моль), 1,5 г ПЭГ-400, 2,5 г пропиленкарбоната, 1 г перхлората лития загрузили при комнатной температуре в микрокомпаундер-экструдер НААКЕ MiniLab II, после чего температуру подняли до примерно 60°C, при которой выдерживали компоненты в экструдере в течение 5-15 мин, предпочтительно в течение 10 мин, и затем нагретые компоненты перемешивали до получения однородной смеси с частотой 40-80 об/мин, предпочтительно 60 об/мин, в течение 1-3 ч, как правило, в течение 2 ч. Затем смесь экструдировали через фильеру для ленты на пленку с антиадгезионным покрытием (релиз-лайнер). Накрывали сверху другой пленкой с антиадгезионным покрытием и пропускали через вальцы с зазором 800-1200 мкм, предпочтительно 1000 мкм.A suspension of 2.5 g of PVP (M.m. 1,000,000 g / mol), 1.5 g of PEG-400, 2.5 g of propylene carbonate, 1 g of lithium perchlorate was loaded at room temperature into an HAAC MiniLab II microcomputer-extruder, after which the temperature was raised to about 60 ° C, at which the components were kept in the extruder for 5-15 minutes, preferably for 10 minutes, and then the heated components were mixed until a homogeneous mixture with a frequency of 40-80 rpm, preferably 60 rpm , within 1-3 hours, usually within 2 hours. Then the mixture was extruded through a tape die onto a film with release agent onnym coating (release liner). Covered on top with another film with a release coating and passed through the rollers with a gap of 800-1200 microns, preferably 1000 microns.
Электролит может быть приготовлен другим способом, состоящим из двух этапов. Например, на первом этапе к 1,5 г пропиленкарбоната добавили 1 г перхлората лития, перемешивали на магнитной мешалке при комнатной температуре в течение 5-20 мин, как правило, в течение 10 мин, затем добавили 1,5 г ПЭГ-400 и перемешивали смесь до полного растворения соли. Отдельно к 1 г пропиленкарбоната добавили 2,5 г ПВП (М.м. 1000000 г/моль), перемешивали при температуре 40-50°C, предпочтительно 45°C, на магнитной мешалке в течение 5-20 мин, как правило, в течение 15 мин, до получения однородной смеси. На втором этапе первый раствор прибавляли ко второму и перемешивали при 40-50°C, предпочтительно при 45°C, в течение 0,5-1,5 ч, как правило, в течение 1 ч, с помощью верхнеприводной мешалки до получения однородной смеси. Полученную смесь наносили на стекло с помощью аппликатора типа «Константа КАУ1».The electrolyte can be prepared in another way, consisting of two stages. For example, at the first stage, 1 g of lithium perchlorate was added to 1.5 g of propylene carbonate, stirred on a magnetic stirrer at room temperature for 5-20 minutes, usually for 10 minutes, then 1.5 g of PEG-400 was added and mixed mixture until the salt is completely dissolved. Separately, 1 g of propylene carbonate was added 2.5 g of PVP (M.m. 1,000,000 g / mol), stirred at a temperature of 40-50 ° C, preferably 45 ° C, on a magnetic stirrer for 5-20 minutes, usually for 15 minutes, until a homogeneous mixture. In the second stage, the first solution was added to the second and stirred at 40-50 ° C, preferably at 45 ° C, for 0.5-1.5 hours, usually for 1 hour, using an overhead stirrer until a homogeneous mixture was obtained . The resulting mixture was applied to glass using an applicator type "Constant KAU1".
Электрохромное устройство, согласно настоящему изобретению, может быть изготовлено по известным из уровня техники технологиям. Нанесение на подложки с прозрачным проводящим слоем электрохромного слоя и слоя противоэлектрода может быть осуществлено по технологии, представленной, например, в материалах патента на изобретение US 5659417, МПК: G02F 1/153. На подложку 1 из К-стекла (см. фиг.1) размером 3x4 см наносят электрохромный слой 3 оксида вольфрама толщиной 200 нм. На вторую подложку 7 из К-стекла размером 3x4 см наносят слой противоэлектрода 5 из смеси оксидов титана и церия толщиной 300 нм. На первую подложку укладывают пленку с антиадгезионным покрытием (релиз-лайнер), на которую предварительно наносят электролит 4, согласно настоящему изобретению, причем слой электролита 4 обращен к электрохромному слою оксида вольфрама. Защитную пленку (релиз-лайнер) удаляют и электролит укладывают на стекло 7 с противоэлектродом 5 таким образом, чтобы слой противоэлектрода 5 был в контакте со слоем электролита 4. При этом стекло с противоэлектродом накладывают на стекло с рабочим электродом со сдвигом 0,5 см таким образом, чтобы можно было подвести электрические контакты к прозрачным проводящим слоям обоих подложек. После укладки всех слоев, конструкцию помещают под пресс под давлением 1,5-3 атм, как правило, 2 атм, и выдерживают при температуре 40-70°C, предпочтительно 50-60°C в течение 10-30 минут, обычно 15 мин. После охлаждения полученного устройства подключают электрические контакты 8 и 9 и измеряют рабочее напряжение, время окрашивания/обесцвечивания и количество циклов.The electrochromic device according to the present invention can be manufactured using techniques known in the art. The application to substrates with a transparent conductive layer of the electrochromic layer and the counter electrode layer can be carried out according to the technology presented, for example, in the materials of the patent for invention US 5659417, IPC:
Работа электрохромного устройства заключается в следующем. К электрическим контактам 8, 9 подводят постоянное напряжение 1-3 В, при этом для осуществления окрашивания отрицательный полюс подают на электрод, связанный с оксидом вольфрама (рабочий электрод), положительный - на противоэлектрод. При этом на рабочем электроде происходит восстановление оксида вольфрама по обратимой окислительно-восстановительной реакции, включающей внедрение ионов лития, описываемой уравнением:The operation of the electrochromic device is as follows. A constant voltage of 1-3 V is applied to the
WO3+xLi+xe-↔LixWO3 WO 3 + xLi + xe - ↔Li x WO 3
и сопровождающееся возникновением синего окрашивания. При подаче напряжения обратной полярности происходит обратный процесс и устройство обесцвечивается.and accompanied by the appearance of blue staining. When voltage of reverse polarity is applied, the reverse process occurs and the device becomes discolored.
Для измерения электропроводности электролита электрохромного устройства была сконструирована измерительная ячейка с электродами площадью 1 см2, изготовленными из полированной меди, расположенными на расстоянии 0,1 мм для электролита с высоким сопротивлением (прототип), и 1 мм для электролита с низким сопротивлением, согласно настоящему техническому решению (см. фиг..2). В ячейку помещали электролит и проводили измерения комплексного сопротивления с помощью импедансметра Z-1000P производства ООО «Элинс». По результатам измерений рассчитывали величину удельной проводимости электролита.To measure the electrical conductivity of the electrolyte of an electrochromic device, a measuring cell was constructed with electrodes of 1 cm 2 made of polished copper located at a distance of 0.1 mm for an electrolyte with high resistance (prototype) and 1 mm for an electrolyte with low resistance, according to this technical solution (see Fig. 2). An electrolyte was placed in the cell and complex resistance measurements were performed using an Z-1000P impedance meter manufactured by Elins LLC. According to the measurement results, the specific conductivity of the electrolyte was calculated.
Для определения рабочего напряжения времени окрашивания/обесцвечивания и количества циклов заявляемого электрохромного устройства, электроды ячейки подсоединяли к выводам потенциостата P-30S производства ООО «Элинс».To determine the operating voltage of the staining / bleaching time and the number of cycles of the inventive electrochromic device, the cell electrodes were connected to the terminals of the P-30S potentiostat manufactured by Elins LLC.
Ниже представлены примеры конкретного выполнения, демонстрирующие возможность осуществления изобретения и достижения заявленных свойств.Below are examples of specific performance, demonstrating the possibility of carrying out the invention and achieve the claimed properties.
В таблице ниже представлены примеры четырех составов электролита (пример 1-4) с различными компонентами, согласно изобретению, взятыми в количестве из заявленного интервала значений.The table below presents examples of four electrolyte compositions (example 1-4) with various components according to the invention, taken in an amount from the claimed range of values.
В данной таблице представлены также измеренные показатели электропроводности заявляемого электролита; рабочее напряжение; время окрашивания/обесцвечивания; количество циклов окрашивания/обесцвечивания; работа адгезии. Необходимо отметить, что приведенные в таблице количества циклов для электрохромных устройств, согласно настоящему изобретению, не являются максимально возможными, поскольку по окончании эксперимента устройства полностью сохраняли свою работоспособность.This table also presents the measured conductivity of the inventive electrolyte; operating voltage; staining / discoloration time; the number of cycles of staining / discoloration; adhesion work. It should be noted that the number of cycles given in the table for electrochromic devices according to the present invention are not the maximum possible, since at the end of the experiment, the devices fully retained their operability.
(48,6)Propylene carbonate
(48.6)
(51,0)Methylpyrrolidone
(51.0)
Метилпирролидон (27,5)Propylene carbonate (37.8)
Methylpyrrolidone (27.5)
Метилпирролидон (27,5)Propylene carbonate (37.8)
Methylpyrrolidone (27.5)
Гамма-бутиролактон (29,1)Propylene carbonate (28.4)
Gamma Butyrolactone (29.1)
Гамма-бутиролактон (9,2)
1-бутил-3-метилимидазолия трифторметансульфонимид (6,5)Propylene carbonate (32.2)
Gamma Butyrolactone (9.2)
1-butyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonimide (6.5)
Электролит, полученный согласно примерам 1-4, характеризовался следующим набором параметров: адгезия к стеклянной подложке - не менее 50 Дж/м2; содержание высококипящего апротонного растворителя - до 66%; электропроводность не менее 10-3 См/см при 20°С; область электрохимической стабильности не менее ±2,0 В относительно хлорсеребряного электрода сравнения.The electrolyte obtained according to examples 1-4 was characterized by the following set of parameters: adhesion to a glass substrate - not less than 50 J / m 2 ; high boiling aprotic solvent content - up to 66%; electrical conductivity of at least 10 -3 S / cm at 20 ° C; the area of electrochemical stability is not less than ± 2.0 V relative to the silver chloride reference electrode.
Электрохромное устройство, использующее данный электролит, характеризовалось следующим набором параметров: рабочее напряжение на окрашивание обесцвечивание - не более + 2,3/-2,1 В; время окрашивания/обесцвечивания - не более 35/20 с; количество циклов окрашивания/обесцвечивания - не менее 10000.An electrochromic device using this electrolyte was characterized by the following set of parameters: operating voltage for staining discoloration - not more than + 2.3 / -2.1 V; staining / bleaching time - not more than 35/20 s; the number of staining / bleaching cycles is not less than 10,000.
Таким образом, в результате реализации изобретения удалось получить электролит, характеризующийся высокой электропроводностью, хорошей адгезией к соседним слоям. Использование указанного электролита позволило существенно повысить срок службы электрохромных устройств, увеличить количество рабочих циклов окрашивания/обесцвечивания по сравнению с прототипом, а также снизить их энергопотребление вследствие уменьшения величины рабочего напряжения, требующегося для работы устройства от 3 В до примерно 2-2,2 В; уменьшить время окрашивания/обесцвечивания электрохромных устройств вследствие повышения ионной подвижности в слое электролита от примерно 120/80 сек до примерно 30/20 сек.Thus, as a result of the implementation of the invention, it was possible to obtain an electrolyte characterized by high electrical conductivity, good adhesion to adjacent layers. The use of this electrolyte allowed to significantly increase the service life of electrochromic devices, increase the number of dyeing / bleaching cycles compared to the prototype, and also reduce their energy consumption due to a decrease in the operating voltage required for the device to operate from 3 V to about 2-2.2 V; reduce the time of staining / discoloration of electrochromic devices due to increased ionic mobility in the electrolyte layer from about 120/80 sec. to about 30/20 sec.
Claims (25)
Полимер-олигомерный комплекс - 20-60
Источник ионов - 3-20
Растворитель - 20-70,
при этом полимер-олигомерный комплекс представляет собой водородно-связанный стехиометрический комплекс, полученный из высокомолекулярного полимера поливинилпирролидона, взятого в количестве 50-80 мас.%, и олигомерного телехелика -полиэтиленгликоля, взятого в количестве 20-50 мас.%1. An electrically conductive adhesive for electrochromic devices, including a polymer-oligomer complex with adhesive properties, an ion source and a solvent, in the following ratio of components, wt.%:
Polymer-oligomer complex - 20-60
Ion source - 3-20
Solvent - 20-70,
the polymer-oligomeric complex is a hydrogen-bonded stoichiometric complex obtained from a high molecular weight polymer of polyvinylpyrrolidone taken in an amount of 50-80 wt.%, and oligomeric telehelic-polyethylene glycol taken in an amount of 20-50 wt.%
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013114148/04A RU2524963C1 (en) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | Electroconductive adhesive for electrochromic devices |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013114148/04A RU2524963C1 (en) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | Electroconductive adhesive for electrochromic devices |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2524963C1 true RU2524963C1 (en) | 2014-08-10 |
Family
ID=51355159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013114148/04A RU2524963C1 (en) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | Electroconductive adhesive for electrochromic devices |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2524963C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2609599C2 (en) * | 2015-04-14 | 2017-02-02 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт прикладной акустики" | Counter electrode for electrochromic device and its manufacturing method |
| RU2711654C1 (en) * | 2018-03-19 | 2020-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью «Октополимер» | Electrochromic device and method of its production |
| US10732477B2 (en) | 2018-03-19 | 2020-08-04 | Oktopolymer Llc | Electrochromic device and method of its manufacturing |
| US10818913B2 (en) | 2017-12-18 | 2020-10-27 | Samsung Electronics Co, Ltd. | Negative electrode for metal battery, metal battery comprising the same, and method of preparing the negative electrode for metal battery |
| CN112666769A (en) * | 2019-10-16 | 2021-04-16 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | Quick response electrochromic intelligence window |
| CN115963665A (en) * | 2021-10-12 | 2023-04-14 | 南京林业大学 | Self-healing hydrogel electrolyte for electrochromic energy storage dual-function device |
| CN116554735A (en) * | 2023-05-31 | 2023-08-08 | 深圳市光羿科技有限公司 | Conductive ink and preparation method and application thereof |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU814288A3 (en) * | 1978-02-13 | 1981-03-15 | Американ Цианамид Компани (Фирма) | Electrochrome-plating device |
-
2013
- 2013-03-29 RU RU2013114148/04A patent/RU2524963C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU814288A3 (en) * | 1978-02-13 | 1981-03-15 | Американ Цианамид Компани (Фирма) | Electrochrome-plating device |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2609599C2 (en) * | 2015-04-14 | 2017-02-02 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт прикладной акустики" | Counter electrode for electrochromic device and its manufacturing method |
| US10818913B2 (en) | 2017-12-18 | 2020-10-27 | Samsung Electronics Co, Ltd. | Negative electrode for metal battery, metal battery comprising the same, and method of preparing the negative electrode for metal battery |
| RU2711654C1 (en) * | 2018-03-19 | 2020-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью «Октополимер» | Electrochromic device and method of its production |
| US10732477B2 (en) | 2018-03-19 | 2020-08-04 | Oktopolymer Llc | Electrochromic device and method of its manufacturing |
| CN112666769A (en) * | 2019-10-16 | 2021-04-16 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | Quick response electrochromic intelligence window |
| CN115963665A (en) * | 2021-10-12 | 2023-04-14 | 南京林业大学 | Self-healing hydrogel electrolyte for electrochromic energy storage dual-function device |
| CN116554735A (en) * | 2023-05-31 | 2023-08-08 | 深圳市光羿科技有限公司 | Conductive ink and preparation method and application thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2524963C1 (en) | Electroconductive adhesive for electrochromic devices | |
| KR102000585B1 (en) | Flexible transparent electrochomic device, and a method for the preparation thereof | |
| Deepa et al. | Electrochemistry of poly (3, 4-ethylenedioxythiophene)-polyaniline/Prussian blue electrochromic devices containing an ionic liquid based gel electrolyte film | |
| CN100523976C (en) | Fully-solid-state electrochromic device and making method therefor | |
| KR20100028574A (en) | Electroactive material containing organic compounds with respectively positive and negative redox activities, method and kit for making such material, electrically controlled device and glazing using such electroactive material | |
| Cai et al. | Polyacrylamide gel electrolyte for high-performance quasi-solid-state electrochromic devices | |
| CN110501852B (en) | Electrochromic device based on highly concentrated aqueous electrolyte and preparation method thereof | |
| KR102052440B1 (en) | Electrochromic supercapacitor | |
| Zanarini et al. | Contrast enhancement in polymeric electrochromic devices encompassing room temperature ionic liquids | |
| CN112904634B (en) | Quasi-solid polymer electrolyte and preparation method and application thereof | |
| Eh et al. | Advances in polymer electrolytes for electrochromic applications | |
| Ho | The influence of charge capacity ratio on the performance of a complementary electrochromic system | |
| JP2024540316A (en) | Electrochromic gels and devices containing same | |
| KR20240136677A (en) | Electrochromic element and manufacturing method thereof | |
| KR100882111B1 (en) | Electrolyte for Electrochromic Device | |
| RU2464607C2 (en) | Single-layer partitioned electrochromic device having electrochromic polymer material | |
| CN108251100A (en) | It is a kind of at room temperature can gelation and selfreparing electrochromic solutions and its application | |
| Zhang et al. | Advances in the Study of Gel Polymer Electrolytes in Electrochromic Devices | |
| KR102258224B1 (en) | Electrolytic Device | |
| KR101673452B1 (en) | Thermosetting gel polymer electrolyte composition | |
| CN112812234A (en) | Gel polymer electrolyte, electrochromic gel prepared from gel polymer electrolyte and electrochromic device | |
| EP0682284A2 (en) | Electrochromic device | |
| JP2003015164A (en) | Electrochromic device | |
| Kour et al. | Polymer Composites for Electrochromic Potential Windows | |
| JPH06250230A (en) | Electrochromic device and manufacturing method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150330 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170309 |