RU2758201C2 - Counter electrode of an electrochromic apparatus and the method for manufacture thereof - Google Patents

Counter electrode of an electrochromic apparatus and the method for manufacture thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2758201C2
RU2758201C2 RU2020111874A RU2020111874A RU2758201C2 RU 2758201 C2 RU2758201 C2 RU 2758201C2 RU 2020111874 A RU2020111874 A RU 2020111874A RU 2020111874 A RU2020111874 A RU 2020111874A RU 2758201 C2 RU2758201 C2 RU 2758201C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
counter electrode
sol
electrochromic devices
electrochromic
derivatives
Prior art date
Application number
RU2020111874A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020111874A (en
RU2020111874A3 (en
Inventor
Алексей Сергеевич Чувашлев
Алексей Геннадьевич Дмитриев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "СмартЭлектроГласс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "СмартЭлектроГласс" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "СмартЭлектроГласс"
Priority to RU2020111874A priority Critical patent/RU2758201C2/en
Publication of RU2020111874A publication Critical patent/RU2020111874A/en
Publication of RU2020111874A3 publication Critical patent/RU2020111874A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2758201C2 publication Critical patent/RU2758201C2/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/153Constructional details
    • G02F1/155Electrodes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

FIELD: electric elements.
SUBSTANCE: invention relates to applied electrochemistry, namely to a composition and a method for manufacturing a counter electrode for electrochromic apparatuses with an electrically controlled value of light transmittance. The counter electrode for electrochromic apparatuses consists of a counter substrate, a transparent electrically conductive material and an active counter electrode layer made of sol containing lithium, nickel and titanium, wherein, in order to improve the solubility of the compounds of said metals in alcoholic solutions, the sol includes 1 to 10% of complexing agents selected from: monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, ethylenediamine, triethyleneamine, diethylenediamine, cysteamine (thioethanolamine), amino mono-, di- and triacetic, aminopropionic, aminobutyric, ethylenediaminetetraacetic acids and derivatives thereof, oxalic, tartaric, citric acids, acetylacetone, acetoacetic ether and derivatives thereof, cyclohexanedione and derivatives thereof, polyethylenimine, oligo- and polyacrylates.
EFFECT: improved technology for manufacturing a counter electrode.
9 cl, 1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates

Изобретение относится к прикладной электрохимии, а именно к составу и способу изготовления противоэлектрода для электрохромных устройств с электрически управляемой величиной светопропускания. Согласно заявленному изобретению золь для нанесения протироэлектрода характеризуется простотой приготовления, высокой стабильностью, возможностью масштабирования на большие загрузки. Процесс получения противоэлектрода характеризуется высокой скоростью термообработки. Получаемый согласно настоящему изобретению противоэлектрод обладает высокой прозрачностью в обесцвеченном состоянии и имеет нейтральный серый цвет в окрашенном состоянии, благодаря чему электрохромная эффективность электрохромных устройств на основе описанного противоэлектрода в среднем вдвое выше аналогичных устройств с пассивным противоэлектродом за счет одновременного окрашивания обоих электродов; отсутствуют непрозрачные элементы (точки, штрихи и др.).The invention relates to applied electrochemistry, namely to a composition and a method for manufacturing a counter electrode for electrochromic devices with an electrically controlled light transmission. According to the claimed invention, a sol for applying a protoelectrode is characterized by ease of preparation, high stability, and the ability to scale to large loads. The process of obtaining a counter electrode is characterized by a high rate of heat treatment. The counter electrode obtained according to the present invention has high transparency in the discolored state and has a neutral gray color in the colored state, due to which the electrochromic efficiency of electrochromic devices based on the described counter electrode is on average twice as high as similar devices with a passive counter electrode due to the simultaneous coloring of both electrodes; there are no opaque elements (dots, strokes, etc.).

Уровень техникиState of the art

Электрохромные устройства предназначены для регулирования проходящего через них светового и теплового потоков. Конструктивно электрохромные устройства представляют собой многослойный материал, верхний и нижний слои которого имеют твердую или гибкую подложку или контрподложку из стекла или полимерного материала. На внутренней поверхности подложки или контрподложки нанесен прозрачный электропроводящий материал на основе оксида переходного металла (ТСО, transparent conductive oxide), 6 частности: оксида индия, допированного оловом, или оксида олова, допированного фтором. На поверхность прозрачного электропроводящего материала нанесен электрохромный слой оксида металла, в частности: оксида вольфрама, ниобия, ванадия, иридия или их смесей, и/или электроактивного полимера, в частности: полианилина или полипиррола, или политиофена, или их произзодных.Electrochromic devices are designed to regulate the light and heat fluxes passing through them. Structurally, electrochromic devices are a multilayer material, the upper and lower layers of which have a solid or flexible substrate or a counter-substrate made of glass or polymer material. A transparent conductive material based on a transition metal oxide (TCO, transparent conductive oxide), 6 in particular: tin-doped indium oxide or fluorine-doped tin oxide, is deposited on the inner surface of the substrate or counter-substrate. An electrochromic layer of a metal oxide is applied to the surface of a transparent electrically conductive material, in particular: oxide of tungsten, niobium, vanadium, iridium or their mixtures, and / or an electroactive polymer, in particular: polyaniline or polypyrrole, or polythiophene, or their derivatives.

Конструкцию «подложка/прозрачный электропроводящий материал/электрохромный слой» называют рабочим электродом, а конструкцию «контрподложка/прозрачный электропроводящий материал/активный слой» называют противоэлектродом, при этом нанесенный на поверхность прозрачного электропроводящего материала активный слой из оксида металла (например, оксида ванадия, титана, церия, ниобия, никеля или их смесей), из комплексной соли или другого вещества, может обладать или не обладать электрохромными свойствами.The structure "substrate / transparent electrically conductive material / electrochromic layer" is called a working electrode, and the structure "counter substrate / transparent electrically conductive material / active layer" is called a counter electrode, while an active layer of a metal oxide (for example, vanadium oxide, titanium , cerium, niobium, nickel or mixtures thereof), from a complex salt or other substance, may or may not have electrochromic properties.

Окрашивание/обесцвечивание электрохромного устройства происходит за счет пропускания постоянного электрического тока в прямом или обратном направлении.Staining / discoloration of an electrochromic device occurs by passing a direct electric current in the forward or reverse direction.

Для достижения наибольшего окрашивания (тонирования) электрохромного устройства необходимо, чтобы противоэлектрод обладал электрохромными свойствами, причем направление тока, вызывающее окрашивание/обесцвечивание противоэлектрода должно быть противоположным направлению тока, вызывающего окрашивание/обесцвечивание рабочего электрода. Иными словами, если на рабочем электроде протекает катодный электрохромный процесс, то на противоэлектроде должен протекать анодный электрохромный процесс и наоборот.To achieve the greatest coloration (toning) of an electrochromic device, it is necessary that the counter electrode has electrochromic properties, and the direction of the current causing coloration / discoloration of the counter electrode should be opposite to the direction of the current causing coloration / discoloration of the working electrode. In other words, if a cathodic electrochromic process occurs on the working electrode, then an anodic electrochromic process should occur on the counter electrode and vice versa.

В настоящем изобретении раскрывается способ изготовления противоэлектрода с анодным электрохромным материалом, который может быть использован в электрохромных устройствах с рабочим электродом на основе катодного электрохромного материала.The present invention discloses a method of manufacturing a counter electrode with an anode electrochromic material, which can be used in electrochromic devices with a working electrode based on a cathode electrochromic material.

Из уровня техники известны патенты японской корпорации Nippon, в которых раскрыты формулы противоэлектродов /1, 2/ и приводятся варианты исполнения электрохромных устройств на их основе. Так в изобретениях, заявленных фирмой Nippon Oil Co., противоэлектроды состоят из электропроводящего субстрата и множества емкостных элементов, прикрепленных к субстрату. Каждый из емкостных элементов состоит из малых частиц, скрепленных связующим (силиконом или эпоксидом, или эпоксисиланом) /2/. Размер частиц различной формы лежит в интервале 0,1-500 мкм. В качестве материалов, используемых для изготовления противоэлектрода, служат: пористый углерод, интеркаляционные материалы (дисульфиды TiS2, MoS2; диоксиды CoO2, NiO2, электрохромные оксиды W18O48, W20O38) или электропроводящие полимеры (полианилин, полипиррол, политиофен) и их смеси. Для улучшения проводимости используют проводящий материал, например, графит, ацетиленовую сажу, тонкие металлические частицы или проводящие полимеры.The patents of the Japanese corporation Nippon are known from the prior art, in which the formulas of counter electrodes / 1, 2 / are disclosed and embodiments of electrochromic devices based on them are given. Thus, in the inventions claimed by Nippon Oil Co., the counter electrodes are composed of an electrically conductive substrate and a plurality of capacitive elements attached to the substrate. Each of the capacitive elements consists of small particles bonded with a binder (silicone or epoxy or epoxysilane) / 2 /. The size of particles of various shapes is in the range of 0.1-500 microns. The materials used for the manufacture of the counter electrode are: porous carbon, intercalation materials (disulfides TiS 2 , MoS 2 ; dioxides CoO 2 , NiO 2 , electrochromic oxides W 18 O 48 , W 20 O 38 ) or electrically conductive polymers (polyaniline, polypyrrole , polythiophene) and mixtures thereof. To improve conductivity, a conductive material is used, such as graphite, acetylene black, fine metal particles or conductive polymers.

В патентах «Противоэлектрод для смарт-стекла и смарт-стекло» /1, 2/ раскрыт противоэлектрод для смарт-стекла («умного окна» или smart window), состоящий из прозрачного субстрата и электропроводящего материала, имеющего удельную поверхность не менее 10 м2/г. В качестве электропроводящего материала может быть использован пористый углерод и электропроводящие полимеры (политиофен, полипиррол, полианилин и др.) или их смеси. К электропроводящему материалу могут быть добавлены пористые оксиды металлов NiO, Cr2O3, CuO, Al2O3, SiO2. Электропроводящий материал наносят в виде полос, прямых или изогнутых линий, решеток из прямых линий, а также в виде любых возможных плоских геометрических фигур. Предпочтительная конфигурация емкостных частиц на поверхности проводящего субстрата: точки или полоски.The patents "Counter electrode for smart glass and smart glass" / 1, 2 / disclose a counter electrode for smart glass ("smart window" or smart window), consisting of a transparent substrate and an electrically conductive material having a specific surface area of at least 10 m 2 /G. As an electrically conductive material, porous carbon and electrically conductive polymers (polythiophene, polypyrrole, polyaniline, etc.) or their mixtures can be used. Porous metal oxides NiO, Cr 2 O 3 , CuO, Al 2 O 3 , SiO 2 can be added to the electrically conductive material. The electrically conductive material is applied in the form of stripes, straight or curved lines, grids of straight lines, and in the form of any possible planar geometric shapes. The preferred configuration of the capacitive particles on the surface of the conductive substrate: dots or stripes.

Если частицы объединены в линии, то их ширина зависит от используемого электрохромного материала и электропроводящего материала и составляет обычно от 5 мкм до 1 см. Расстояние между линиями составляет от 1 мм до 10 см /1/.If the particles are combined in lines, their width depends on the used electrochromic material and electrically conductive material and is usually from 5 μm to 1 cm. The distance between the lines is from 1 mm to 10 cm / 1 /.

Если частицы объединены в точки, то размер описывающей окружности должен быть от 0,05 до 10,0 мм. Толщина точек обычно не менее 0,050 мм. Интервал между точками зависит от емкости, обычно от 0,2 мм до 10 см. Доля покрытия поверхности емкостными элементами в пределах от 3% до 70% /2/. Размеры частиц неоднородны.If the particles are combined into points, then the size of the circumscribing circle should be from 0.05 to 10.0 mm. The thickness of the dots is usually at least 0.050 mm. The spacing between the points depends on the capacity, usually from 0.2 mm to 10 cm. The percentage of surface coverage with capacitive elements is in the range from 3% to 70% / 2 /. Particle sizes are not uniform.

Недостатком данного технического решения является большая доля площади поверхности стекла, закрытая непрозрачным материалом. Данный недостаток электрохромного устройства приводят к снижению пропускания видимого света и ухудшению внешнего вида устройства, поскольку точки или полоски противоэлектрода вследствие своих размеров различимы невооруженным глазом с расстояния до 10 м.The disadvantage of this technical solution is the large proportion of the glass surface area covered with an opaque material. This disadvantage of an electrochromic device leads to a decrease in the transmission of visible light and a deterioration in the appearance of the device, since the points or strips of the counter electrode, due to their size, are distinguishable by the naked eye from a distance of up to 10 m.

Из уровня техники /3/ известен противоэлектрод для электрохромного устройства на основе берлинской лазури: смеси гексацианоферратов от KFe[Fe(CN)6] до Fe4[Fe(CN)6]3, в преимущественном варианте в виде феррицианида железа (II) Fe3[Fe(CN)6]2. Недостатками данного противоэлектрода являются: самообесцвечивание при температуре свыше 50°С; деградация под действием УФ-излучения; малая электрохимическая стабильность в обесцвеченном состоянии; недостаточная тепло- и влагостойкость. Кроме того, в системе оксида вольфрама и берлинской лазури не соблюдается электрохимический баланс, необходимый для полного обесцвечивания устройства, поэтому требуется подзарядка противоэлектрода перед началом работы.From the prior art / 3 / a counter electrode for an electrochromic device based on Prussian blue is known: a mixture of hexacyanoferrates from KFe [Fe (CN) 6 ] to Fe 4 [Fe (CN) 6 ] 3 , preferably in the form of iron (II) ferricyanide Fe 3 [Fe (CN) 6 ] 2 . The disadvantages of this counter electrode are: self-discoloration at temperatures above 50 ° C; degradation by UV radiation; low electrochemical stability in the discolored state; insufficient heat and moisture resistance. In addition, the tungsten oxide and Prussian blue system does not maintain the electrochemical balance required for complete discoloration of the device, so recharging of the counter electrode is required before starting work.

Известен ряд технических решений, в которых противоэлектрод изготавливается на основе оксидов металлов переходных групп, имеющих переменную степень окисления: Ni, Cr, Mn, V, Fe и др. Так, в патенте /4/ описан противоэлектрод из гамма-фазы LixV2O5, х=0,7-2,0, для полностью твердотельных электрохромных устройств. Одна из проблем в приготовлении данного противоэлектрода - рост микрокристаллов в процессе конверсии аморфного LixV2O5 в гамма-фазу, приводящий к растрескиванию и помутнению из-за рассеивания света.A number of technical solutions are known in which the counter electrode is made on the basis of metal oxides of transition groups having a variable oxidation state: Ni, Cr, Mn, V, Fe, etc. Thus, the patent / 4 / describes the counter electrode from the gamma phase Li x V 2 O 5 , x = 0.7-2.0, for fully solid-state electrochromic devices. One of the problems in the preparation of this counter electrode is the growth of microcrystals during the conversion of amorphous Li x V 2 O 5 to the gamma phase, leading to cracking and haze due to light scattering.

Для материала противоэлектрода определенными преимуществами обладает оксид Ni вследствие своей электрохимической стабильности, нейтрального серого оттенка в окрашенном состоянии, большого количества циклов переключения. Улучшение параметров оксида никеля достигается введением различных допирующих элементов.For the material of the counter electrode, Ni oxide has certain advantages due to its electrochemical stability, neutral gray shade in the colored state, and a large number of switching cycles. Improving the parameters of nickel oxide is achieved by introducing various doping elements.

Известен ряд технических решений, в которых противоэлектрод изготавливается путем магнетронного напыления на подложку, например, патент /5/, в котором патентуются составы LiaEC1M1bM2cOx, где а: 0.5…3; b+с: 0,1…1; с/(b+с): 0,1…0,9; х: 0,1…50; ЕС выбирается из группы смесей Ni(II) и Ni(III); Со(II) и Co(III); Ir(IV) и Ir(V); Mn(II), Mn(III), и Mn(IV); M1 выбирается из группы Zr(IV); Hf(IV): Ta(V); Nb(V); и W(VI); M2 выбирается из группы V(V); Ta(V); Mo(VI); Nb(V): Mn(IV); La(III); и Ce(IV). Например Li1.82NiW0.45Ox; Li1.97NiZr0.23Ox и др. Материалы наносятся совместным магнетронным напылением из сплавных мишеней в атмосфере Ar/О2. Толщина 80-200 нм.A number of technical solutions are known in which the counter electrode is manufactured by magnetron sputtering on a substrate, for example, patent / 5 /, in which the compositions Li a EC 1 M1 b M2 c O x are patented, where a: 0.5 ... 3; b + c: 0.1 ... 1; s / (b + s): 0.1 ... 0.9; x: 0.1 ... 50; EC is selected from the group of mixtures of Ni (II) and Ni (III); Co (II) and Co (III); Ir (IV) and Ir (V); Mn (II), Mn (III), and Mn (IV); M1 is selected from the group Zr (IV); Hf (IV): Ta (V); Nb (V); and W (VI); M2 is selected from group V (V); Ta (V); Mo (VI); Nb (V): Mn (IV); La (III); and Ce (IV). For example Li 1.82 NiW 0.45 O x ; Li 1.97 NiZr 0.23 O x , etc. Materials are applied by joint magnetron sputtering from alloy targets in an Ar / O 2 atmosphere. Thickness 80-200 nm.

В патенте /6/ предлагается наносить оксид Ni реактивным катодным распылением в присутствии водородной плазмы.In the patent / 6 / it is proposed to apply Ni oxide by reactive cathode sputtering in the presence of hydrogen plasma.

В патенте /7/ описаны анодно окрашиваемые материалы на основе Ni для изготовления противоэлектрода (без ограничения перечня): NiWO, NiWTaO, NiWSnO, NiWNbO, NiWZrO, NiWAlO, NiWSiO, NiTaO, NiSnO, NiNbO, NiZrO, NiAlO, NiSiO, a также их смеси. Способы нанесения могут включать: физическое осаждение из газовой фазы, химическое осаждение из газовой фазы, плазменно-химическое осаждение из газовой фазы, атомно-слоевое осаждение. Возможно совместное напыление с Li.The patent / 7 / describes anodically painted Ni-based materials for the manufacture of a counter electrode (without limiting the list): NiWO, NiWTaO, NiWSnO, NiWNbO, NiWZrO, NiWAlO, NiWSiO, NiTaO, NiSnO, NiNbO, NiZrO, NiOAlO, a, NiSi mixtures. Application methods may include: physical vapor deposition, chemical vapor deposition, plasma chemical vapor deposition, atomic layer deposition. Co-deposition with Li is possible.

В патенте /8/ заявлен анодно-окрашиваемый слой - оксид никель-вольфрам-олозо в различных соотношениях, NiWSnO, отличающийся особой прозрачностью в обесцвеченном состоянии. Может также включать Li или другой носитель заряда. Способы нанесения могут включать: физическое осаждение из газовой фазы, химическое осаждение из газовой фазы, плазменно-химическое осаждение из газовой фазы, атомно-слоевое осаждение.In the patent / 8 / an anodically-painted layer is claimed - nickel-tungsten-olozo oxide in various ratios, NiWSnO, characterized by a special transparency in the discolored state. May also include Li or other charge carrier. Application methods may include: physical vapor deposition, chemical vapor deposition, plasma chemical vapor deposition, atomic layer deposition.

В патенте /9/ заявлен анодно-окрашиваемый слой - оксид никель-вольфрам-ниобий в различных соотношениях, NiWNbO, отличающийся особой прозрачностью в обесцвеченном состоянии. Может также включать Li или другой носитель заряда. Способы нанесения могут включать: физическое осаждение из газовой фазы, химическое осаждение из газовой фазы, плазменно-химическое осаждений из газовой фазы, атомно-слоевое осаждение.In the patent / 9 / an anodically-painted layer is claimed - nickel-tungsten-niobium oxide in various ratios, NiWNbO, characterized by a special transparency in the discolored state. May also include Li or other charge carrier. Application methods may include: physical vapor deposition, chemical vapor deposition, plasma-assisted chemical vapor deposition, atomic layer deposition.

В патенте /10/ заявлен анодно-окрашиваемый слой - оксид никель-вольфрам-тантал в различных соотношениях, NiWTaO, отличающийся особой прозрачностью в обесцвеченном состоянии. Может также включать Li или другой носитель заряда. Способы нанесения могут включать: физическое осаждение из газовой фазы, химическое осаждение из газовой фазы, плазменно-химическое осаждение из газовой фазы, атомно-слоевое осаждение.In the patent / 10 / an anodically-painted layer is declared - nickel-tungsten-tantalum oxide in various ratios, NiWTaO, characterized by a special transparency in the discolored state. May also include Li or other charge carrier. Application methods may include: physical vapor deposition, chemical vapor deposition, plasma chemical vapor deposition, atomic layer deposition.

К недостаткам способов вакуумного нанесения материалов относятся:The disadvantages of methods of vacuum deposition of materials include:

- низкие скорости нанесения оксидных материалов;- low rates of deposition of oxide materials;

- неоднородность нанесения, как по толщине слоев, так и по их химическому составу;- heterogeneity of application, both in the thickness of the layers and in their chemical composition;

- ограниченные возможности контроля химического состава и микроструктуры;- limited ability to control the chemical composition and microstructure;

- ограниченный выбор исходных материалов;- limited selection of raw materials;

- низкий выход годных стекол;- low yield of usable glasses;

- высокие эксплуатационные затраты.- high operating costs.

Альтернативным методом является использование золь-гель технологии. Это безвакуумная технология, требующая сравнительно недорогого оборудования. Легко масштабируется на большие площади (несколько кв.м.). Является экономичной для получения как тонких, так и толстых оксидных пленок. Легко получить пленки смешанного состава - путем смешения растворов. Нанесение слоя противоэлектрода, в частности, допированного оксида никеля, в виде тонкой (300 - 600 нм) пленки по золь-гель технологии включает ряд стадий:An alternative method is the use of sol-gel technology. This is a vacuum-free technology that requires relatively inexpensive equipment. Easily scalable to large areas (several square meters). It is economical for producing both thin and thick oxide films. It is easy to obtain films of mixed composition by mixing solutions. The deposition of a counter electrode layer, in particular of doped nickel oxide, in the form of a thin (300 - 600 nm) film using the sol-gel technology includes a number of stages:

1) приготовление прекурсора оксида никеля;1) preparation of a nickel oxide precursor;

2) формирование золя;2) the formation of a sol;

3) нанесение золя на стекло с прозрачным электропроводящим покрытием;3) applying a sol to glass with a transparent electrically conductive coating;

4) сушка нанесенного слоя;4) drying of the applied layer;

5) термообработка и формирование электрохромной пленки оксида никеля.5) heat treatment and formation of an electrochromic nickel oxide film.

В патенте /11/ заявлена многослойная электрохромная структура, включающая анодный электрохромный слой на подложке, в состав которого входит Li-Ni - оксидная композиция по крайней мере с одним из металлов 4 группы: Ti, Zr, Hf. Процесс формирования многослойной электрохромной структуры включает нанесение жидкой смеси на подложку и ее обработку для получения анодного электрохромного слоя. Из элементов, стабилизирующих обесцвеченное состояние, также заявлены: Y, V, Nb, Та, Мо, W, В, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, P, Sb и их смеси. В состав жидкости для нанесения анодного электрохромного слоя входят органические или неорганические соединения Li: гидроксид, карбонат, нитрат, сульфат, пероксид, гидрокарбонат и др. Из органических - разнообразные, например, амиды, алкоксиды, карбоксилаты, дикетонаты лития. А также полиоксометаллаты типа солей Кеггина: гетерополивольфраматы и гетерополимолибдаты. Также перечислены возможные соединения Ni. В качестве растворителей могут использоваться вода, спирты, карбоновые кислоты, алкиламины, алканы, алкены, их смеси, а также диметилформамид, диметилсульфоксид, метилпирролидон, ацетонитрил, ацетон, этилацетат, триоктилфосфин, триоктилфосфиноксид, тетрагидрофуран, диоксан. Соли Li, Ni и металла 4 группы растворяют или диспергируют в растворителе в инертной атмосфере. Растворитель может содержать добавки: для улучшения растворимости, комплексообразователи (органические кислоты, карбонаты, амины, полиэфиры), увлажнители (пропиленгликоль и др.) для улучшения качества нанесенных слоев. Если взят растворитель на основе воды, то используются водорастворимые прекурсоры Li и Ni: нитраты, гидроксиды, карбонаты, ацетаты.The patent / 11 / claims a multilayer electrochromic structure, including an anodic electrochromic layer on a substrate, which includes Li-Ni - an oxide composition with at least one of the metals of group 4: Ti, Zr, Hf. The process of forming a multilayer electrochromic structure includes applying a liquid mixture to a substrate and processing it to obtain an anodic electrochromic layer. Among the elements that stabilize the discolored state are also declared: Y, V, Nb, Ta, Mo, W, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, P, Sb and their mixtures. The composition of the liquid for applying the anodic electrochromic layer includes organic or inorganic Li compounds: hydroxide, carbonate, nitrate, sulfate, peroxide, bicarbonate, etc. From organic - various, for example, amides, alkoxides, carboxylates, lithium diketonates. And also polyoxometallates such as Keggin's salts: heteropolytungstates and heteropolymolybdates. Possible Ni compounds are also listed. As solvents, water, alcohols, carboxylic acids, alkylamines, alkanes, alkenes, their mixtures, as well as dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, methylpyrrolidone, acetonitrile, acetone, ethyl acetate, trioctylphosphine, trioctylphosphine oxide, tetrahydrofuran, dioxane can be used. Salts of Li, Ni and Group 4 metal are dissolved or dispersed in a solvent under an inert atmosphere. The solvent may contain additives: to improve solubility, complexing agents (organic acids, carbonates, amines, polyesters), moisturizers (propylene glycol, etc.) to improve the quality of the applied layers. If a water-based solvent is taken, then water-soluble precursors of Li and Ni are used: nitrates, hydroxides, carbonates, acetates.

Приготовление анодного слоя включает стадии: нанесение жидкости на подложку, испарение растворителя, термообработка.Preparation of the anode layer includes the following stages: application of liquid to the substrate, evaporation of the solvent, heat treatment.

Способы нанесения могут включать: менисковое нанесение, ролл-коатинг, дип-коатинг, спин-коатинг, спрей-коатинг, трафаретное нанесение, принтерное нанесение, ножевое ролл-нанесение, нанесение с помощью прутка (metering rod coating), нанесение путем шторы (curtain coating). А также распыление капель аэрозольным или принтерным способом. После нанесения подложка помещается в поток воздуха, либо в вакуум, либо нагревается для удаления растворителя. Затем отжигается при температуре от 200 до 700°С.Application methods may include: meniscus coating, roll coating, deep coating, spin coating, spray coating, screen coating, printer coating, knife roll coating, metering rod coating, curtain coating coating). As well as spraying drops by aerosol or printer method. After application, the substrate is placed in a stream of air, either in a vacuum, or heated to remove the solvent. Then it is annealed at a temperature of 200 to 700 ° C.

Из текста данного патента нельзя вывести конкретную реализацию какого-либо состава (прекурсора) и способа нанесения электрохромной пленки.It is impossible to deduce a specific implementation of any composition (precursor) and method of applying an electrochromic film from the text of this patent.

Из уровня техники известны также способы получения прекурсора литированного оксида никеля на основе различных химических процессах. Авторами /12/ описано получение прекурсора путем смешения водных растворов нитрата лития и гексагидрата нитрата никеля с последующим добавлением лимонной кислоты в качестве хелатирующего агента. Далее полученный золь высушивают и отжигают для формирования структуры при 800°С. Для получения покрытия синтезированный оксид смешивают с ацетиленовой сажей, добавляют политетрафторэтилен в качестве связующего.Methods for producing a precursor of lithiated nickel oxide based on various chemical processes are also known from the prior art. The authors / 12 / describe the preparation of a precursor by mixing aqueous solutions of lithium nitrate and hexahydrate of nickel nitrate, followed by the addition of citric acid as a chelating agent. Then the resulting sol is dried and annealed to form a structure at 800 ° C. To obtain a coating, the synthesized oxide is mixed with acetylene black, and polytetrafluoroethylene is added as a binder.

Недостатками данного метода являются высокая температура отжига и отсутствие прозрачности у конечного покрытия. Кроме того, данный метод не пригоден для получения покрытий на стекле методами дип- и спрей-коатинга.The disadvantages of this method are the high annealing temperature and the lack of transparency in the final coating. In addition, this method is not suitable for the production of coatings on glass by dip- and spray-coating methods.

Авторами /13/ описано получение пленок оксида никеля на поверхности стекла путем выдерживания подложки в течение 60 минут в водном растворе нитрата никеля и поливинилового спирта. После покрытие нагревают в микроволновой печи при температуре 200°С 10 минут (65 Вт, 7 Гц).The authors / 13 / describe the preparation of nickel oxide films on the glass surface by keeping the substrate for 60 minutes in an aqueous solution of nickel nitrate and polyvinyl alcohol. After the coating is heated in a microwave oven at 200 ° C for 10 minutes (65 W, 7 Hz).

Недостатками данного метода является низкая стабильность чистого оксида никеля при циклировании, коричневая окраска пленки, а также ограниченность масштабирования для стекол большого размера вследствие отсутствия на рынке микроволновых печей требуемого размера (размер подложки до 1500*3200 мм).The disadvantages of this method are low stability of pure nickel oxide during cycling, brown color of the film, as well as limited scaling for large glass due to the lack of microwave ovens of the required size on the market (substrate size up to 1500 * 3200 mm).

В источнике /14/ описывают получение покрытий на основе TiO2-NiO путем растворения тетрагидрата ацетата лития в спирте с последующим добавлением изопропоксида титана. Однако, процесс синтеза золя и нанесения покрытия проводят в инертной атмосфере перчаточного бокса, что крайне проблематично масштабировать на стекла большого размера. Кроме того, отсутствие ионов лития в получаемом покрытии предполагает необходимость предзаряда покрытия для использования его в качестве противоэлектрода в составе ЭХ устройства.The source / 14 / describes the preparation of coatings based on TiO 2 -NiO by dissolving lithium acetate tetrahydrate in alcohol, followed by the addition of titanium isopropoxide. However, the process of sol synthesis and coating is carried out in an inert atmosphere of a glove box, which is extremely problematic to scale up to large glass sizes. In addition, the absence of lithium ions in the resulting coating suggests the need to precharge the coating to use it as a counter electrode in the EC device.

Описывается /15/ получение пленок TiO2-NiO по принципу ядро-оболочка. Данный материал характеризуется высокой обменной емкостью и насыщенной окраской в окисленном состоянии. Однако, недостатками данного способа являются сложность синтеза структуры ядро-оболочка, недостаточно высокая обратимость и необходимость предзарядки покрытия для использования в качестве противоэлектрода для устройств на основе оксида вольфрама.Describes / 15 / obtaining films TiO 2 -NiO on the principle of the core-shell. This material is characterized by a high exchange capacity and rich color in the oxidized state. However, the disadvantages of this method are the complexity of the synthesis of the core-shell structure, insufficiently high reversibility and the need to precharge the coating for use as a counter electrode for devices based on tungsten oxide.

Наиболее близким решением (прототип) является способ приготовления прекурсора путем растворения 3,48 г. тетрагидрата ацетата никеля и 0,77 г. ацетата лития в 50 мл этанола с последующим добавлением 1 мл изопропоксида титана, раствор перемешивают в течение 30 минут, затем фильтруют /16/. Свежеприготовленный золь наносят методом спин-коатинга на подложку размером 3,5*3,5 см, отжигают 30 минут при 300°С, скорость подъема температуры 2°С/мин. Однако в данной методике авторы, очевидно, не указывают более подробные условия синтеза золя, так как указанные вещества не растворяются в этаноле в описанных условиях. Кроме того, добавление изопропоксида титана сопровождается гидролизом с образованием трудно отделяемого осадка, в результате чего свежеприготовленный золь можно использовать только сразу после получения в течение небольшого промежутка времени, что является существенным недостатком. Для достижения толщины 100 нм пленку наносят методом спин-коатинга. Сушку проводят на воздухе при 110°С, отжиг на воздухе при 300°С в течение 30 мин /16/.The closest solution (prototype) is a method for preparing a precursor by dissolving 3.48 g of nickel acetate tetrahydrate and 0.77 g of lithium acetate in 50 ml of ethanol, followed by the addition of 1 ml of titanium isopropoxide, the solution is stirred for 30 minutes, then filtered / 16/. A freshly prepared sol is applied by spin-coating onto a 3.5 * 3.5 cm substrate, annealed for 30 minutes at 300 ° C, the rate of temperature rise is 2 ° C / min. However, in this technique, the authors, obviously, do not indicate more detailed conditions for the synthesis of the sol, since these substances do not dissolve in ethanol under the described conditions. In addition, the addition of titanium isopropoxide is accompanied by hydrolysis with the formation of a difficult-to-separate precipitate, as a result of which the freshly prepared sol can be used only immediately after preparation for a short period of time, which is a significant disadvantage. To achieve a thickness of 100 nm, the film is applied by spin-coating. Drying is carried out in air at 110 ° C, annealing in air at 300 ° C for 30 min / 16 /.

Недостаток метода в необходимости многократного нанесения для получения требуемой толщины, что увеличивает количество дефектов пленки и трудозатраты.The disadvantage of this method is the need for multiple applications to obtain the required thickness, which increases the number of film defects and labor costs.

Целью заявленного изобретения являлась разработка противоэлектрода для электрохромных устройств, а также способа его изготовления, лишенного указанных недостатков.The aim of the claimed invention was the development of a counter electrode for electrochromic devices, as well as a method for its manufacture, devoid of these disadvantages.

Задачей изобретения являлось усовершенствование методик, взятых в качестве прототипа с целью повышения технологичности и легкости производства.The objective of the invention was to improve the techniques taken as a prototype in order to improve manufacturability and ease of production.

Поставленная задача в части приготовления прекурсора решается путем добавления в раствор следующих дополнительных компонентов.The task in terms of preparing the precursor is solved by adding the following additional components to the solution.

1. Улучшение растворимости соединений Li, Ni, Ti достигается путем добавления комплексообразователей в количестве 1-10% мас., предпочтительно в количестве 3-7% мас., выбираемых из числа: моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, этилендиамин, триэтиленамин, диэтилендиамин, цистеамин (тиоэтаноламин), амино моно-, ди- и триуксусная, аминопропионовая, аминомасляная, этилендиаминтетрауксусная, щавелевая, винная, лимонная кислоты, ацетилацетон, ацетоуксусный эфир и его производные, циклогександион и его производные, полиэтиленимин, олиго- и полиакрилаты без ограничения списка. Указанная добавка позволяет получить раствор компонентов в широком диапазоне соотношений и концентраций.1. Improving the solubility of Li, Ni, Ti compounds is achieved by adding complexing agents in an amount of 1-10 wt%, preferably in an amount of 3-7 wt%, selected from among: monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, ethylenediamine, triethyleneamine, diethylene diamine, cysteamine (thioethanolamine), amino mono-, di- and triacetic, aminopropionic, aminobutyric, ethylenediaminetetraacetic, oxalic, tartaric, citric acids, acetylacetone, acetoacetic ether and its derivatives, cyclohexanedione and its derivatives, polyethyleneimine, polyacrylates without limitation. This additive allows you to obtain a solution of components in a wide range of ratios and concentrations.

2. Стабилизация и предотвращение гелеобразования золя вследствие гидролиза изопропоксида титана достигается путем добавления сорастворителей в количестве 5-20% мас., предпочтительно в количестве 8-15% мас., выбираемых из числа: глим (диметиловый эфир этиленгликоля), диглим (диметиловый эфир диэтиленгликоля), бутилцеллозольв, этилцеллозольв, без ограничения списка. Указанная добавка позволяет вести работу с прекурсором на воздухе, без использования инертной атмосферы. Кроме того, использование комплексообразователя и стабилизатора способствует возможности длительного хранения полученного золя, что устраняет недостаток прототипа по использованию для нанесения свежеприготовленного золя.2. Stabilization and prevention of sol gelation due to hydrolysis of titanium isopropoxide is achieved by adding cosolvents in an amount of 5-20% by weight, preferably in an amount of 8-15% by weight, selected from: glyme (ethylene glycol dimethyl ether), diglyme (diethylene glycol dimethyl ether) ), butyl cellosolve, ethyl cellosolve, without limiting the list. This additive makes it possible to work with the precursor in air, without using an inert atmosphere. In addition, the use of a complexing agent and a stabilizer contributes to the possibility of long-term storage of the obtained sol, which eliminates the disadvantage of the prototype for the use of freshly prepared sol for applying.

3. Улучшение смачиваемости подложек и регулирование скорости высыхания растворителя из нанесенной пленки достигается путем добавления сорастворителей в количестве 10-30% мас., предпочтительно в количестве 10-20% мас., выбираемых из числа: пропанол, изопропанол, бутанол, бутандиол, этиленгиколь, полиэтиленгликоль различных молекулярных масс, пропиленгликоль, полипропиленгликоль различных молекулятных масс, глицерин, пропиленкарбонат, диэтилкарбонат, ацетон, метилэтилкетон, диэтилкетон без ограничения списка. Указанная добавка позволяет наносить пленку прекурсора нужной толщины (например, методом ультразвукового распыления), при этом получается пленка высокого качества, однородная, без растрескивания, отличающаяся улучшенной динамикой окрашивания/обесцвечивания.3. Improving the wettability of substrates and controlling the rate of drying of the solvent from the applied film is achieved by adding cosolvents in an amount of 10-30 wt%, preferably in an amount of 10-20 wt%, selected from: propanol, isopropanol, butanol, butanediol, ethylene glycol, polyethylene glycol of various molecular weights, propylene glycol, polypropylene glycol of various molecular weights, glycerin, propylene carbonate, diethyl carbonate, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone without limitation of the list. This additive makes it possible to apply a precursor film of the desired thickness (for example, by ultrasonic spraying), thus obtaining a high quality film, uniform, without cracking, characterized by improved dynamics of staining / discoloration.

Пример 1.Example 1.

Приготовление золяSol preparation

В колбе смешивали 90 мл. 98% этанола и 10 мл. бутилцеллозольва. Добавляли 4 г. хлорида лития дигидрата, перемешивали до полного растворения. После добавляли 10 г. хлорида никеля тетрагидрата и 5 мл. аминоэтанола. Смесь перемешивали при температуре 80°С до полного растворения, после чего охлаждали до комнатной температуры. Затем небольшими порциями при перемешивании добавляли 15 мл метилэтилкетона, 6 мл. изопропоксида титана, перемешивание продолжали 30 минут. После раствор фильтровали (размер пор фильтра 45 мкм) либо центрифугировали при 10000 оборотах 10 минут. Готовый золь хранили в морозильной камере при -20°С. Перед нанесением золь подогревали до комнатной температуры.90 ml were mixed in the flask. 98% ethanol and 10 ml. butyl cellosolve. Added 4 g of lithium chloride dihydrate, stirred until complete dissolution. After added 10 g of nickel chloride tetrahydrate and 5 ml. aminoethanol. The mixture was stirred at 80 ° C until complete dissolution, and then cooled to room temperature. Then 15 ml of methyl ethyl ketone, 6 ml was added in small portions with stirring. titanium isopropoxide, stirring continued for 30 minutes. Then the solution was filtered (filter pore size 45 μm) or centrifuged at 10,000 rpm for 10 minutes. The finished sol was stored in a freezer at -20 ° C. The sol was warmed to room temperature before application.

Нанесение пленкиFilm application

Пленку из приготовленного золя наносили на К-стекло методом погружения (dip-coating) с помощью дип-коатера KSV DX2S, скорость подъема 70-90 см/мин, погружение образца в золь осуществляли 1 раз.A film of the prepared sol was applied to K-glass by dip-coating using a KSV DX2S dip-coater, the ascent rate was 70–90 cm / min, and the sample was immersed in the sol once.

ТермообработкаHeat treatment

Отжиг производили при 350°С в течение 30 минут в муфельной электропечи СНОЛ, подъем температуры осуществляли в течение 1 часа. Толщина пленки составила 550 им, измерения проводились на Quanta 3D FEG.Annealing was carried out at 350 ° C for 30 minutes in a SNOL muffle electric furnace, the temperature was raised for 1 hour. The film thickness was 550 nm; measurements were carried out on a Quanta 3D FEG.

Пример 2.Example 2.

Приготовление золяSol preparation

В колбе смешивали 90 мл. 98% этанола и 8 мл. диглима. Добавляли 4 г.ацетата лития дигидрата, перемешивали до полного растворения. После добавляли 12 г.ацетата никеля тетрагидрата и 3 мл. цистеамина. Смесь перемешивали при температуре 60°С до полного растворения, после чего охлаждали до комнатной температуры. Затем небольшими порциями при перемешивании добавляли 15 мл пропиленкарбоната, 5 мл. изопропоксида титана, перемешивание продолжали 30 минут. После раствор фильтровали (размер пор фильтра 45 мкм) либо центрифугировали при 10000 оборотах 10 минут.90 ml were mixed in the flask. 98% ethanol and 8 ml. diglyma. Added 4 g of lithium acetate dihydrate, stirred until complete dissolution. After added 12 g of nickel acetate tetrahydrate and 3 ml. cysteamine. The mixture was stirred at 60 ° C until complete dissolution, and then cooled to room temperature. Then 15 ml of propylene carbonate, 5 ml was added in small portions with stirring. titanium isopropoxide, stirring continued for 30 minutes. Then the solution was filtered (filter pore size 45 μm) or centrifuged at 10,000 rpm for 10 minutes.

Готовый золь хранили в морозильной камере при -20°С. Перед нанесением золь подогревали до комнатной температуры.The finished sol was stored in a freezer at -20 ° C. The sol was warmed to room temperature before application.

Нанесение пленкиFilm application

Пленку из приготовленного золя наносили на К-стекло методом ультразвукового распыления, расход жидкости 0,05-0,5 г/дм2, распыление осуществляли 1 раз.A film of the prepared sol was applied to K-glass by the method of ultrasonic spraying, the liquid flow rate was 0.05-0.5 g / dm 2 , the spraying was carried out once.

ТермообработкаHeat treatment

Сушку проводили на воздухе в течение 60 мин. Затем производили отжиг при 350°С в течение 30 минут в муфельной электропечи СНОЛ, подъем температуры осуществляли в течение 1 часа. Толщина пленки составила 500 нм.Drying was carried out in air for 60 min. Then annealing was carried out at 350 ° C for 30 minutes in a SNOL muffle electric furnace, the temperature was raised for 1 hour. The film thickness was 500 nm.

Пример 3.Example 3.

Приготовление золяSol preparation

В колбе смешивали 90 мл. 98% этанола и 12 мл. этилцеллозольва. Добавляли 5 г. нитрата лития тригидрата, перемешивали до полного растворения. После добавляли 14 г.нитрата никеля тетрагидрата и 6 мл. этилендиамина. Смесь перемешивали при температуре 70°С до полного растворения, после чего охлаждали до комнатной температуры. Затем небольшими порциями при перемешивании добавляли 12 мл диэтилкетона, 6 мл. изопропоксида титана, перемешивание продолжали 40 минут. После раствор фильтровали (размер пор фильтра 45 мкм) либо центрифугировали при 10000 оборотах 10 минут. Готовый золь хранили в морозильной камере при -20°С. Перед нанесением золь подогревали до комнатной температуры.90 ml were mixed in the flask. 98% ethanol and 12 ml. ethyl cellosolve. Added 5 g of lithium nitrate trihydrate, stirred until complete dissolution. After added 14 g of nickel nitrate tetrahydrate and 6 ml. ethylenediamine. The mixture was stirred at 70 ° C until complete dissolution, and then cooled to room temperature. Then 12 ml of diethyl ketone, 6 ml was added in small portions with stirring. titanium isopropoxide, stirring continued for 40 minutes. Then the solution was filtered (filter pore size 45 μm) or centrifuged at 10,000 rpm for 10 minutes. The finished sol was stored in a freezer at -20 ° C. The sol was warmed to room temperature before application.

Нанесение пленкиFilm application

Пленку из приготовленного золя наносили на К-стекло методом ультразвукового распыления, расход жидкости 0,05-0,5 г/дм2, распыление осуществляли 1 раз. A film of the prepared sol was applied to K-glass by the method of ultrasonic spraying, the liquid flow rate was 0.05-0.5 g / dm 2 , the spraying was carried out once.

ТермообработкаHeat treatment

Сушку проводили на воздухе в течение 40 мин. Затем производили отжиг при 300°С в течение 40 минут в муфельной электропечи СНОЛ, подъем температуры осуществляли в течение 1 часа. Толщина пленки составила 600 нм.Drying was carried out in air for 40 min. Then annealing was carried out at 300 ° C for 40 minutes in a SNOL muffle electric furnace, the temperature was raised for 1 hour. The film thickness was 600 nm.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

Заявленное изобретение поясняется чертежом. На фиг. 1 представлен внешний вид противоэлектрода, вид сбоку. Позициями на фиг. 1 обозначены:The claimed invention is illustrated by a drawing. FIG. 1 shows the external view of the counter electrode, side view. The positions in FIG. 1 are marked:

1 - контрподложка;1 - counter substrate;

2 - прозрачный электропроводящий материал;2 - transparent electrically conductive material;

3 - активный слой противоэлектрода.3 - active layer of the counter electrode.

Источники информации:Sources of information:

/1/ Патент US 5940202, МПК: G02F 1/155. Counterelectrode for smart window and smart window (перевод: «Противоэлектрод для смарт-стекла и смарт-стекло»). Опубликовано: 17.08.1999. Статус: действует./ 1 / Patent US 5940202, IPC: G02F 1/155. Counterelectrode for smart window and smart window. Published: 17.08.1999. Status: valid.

/2/ Патент US 5708523 (А), МПК: G02F 1/155. Counterelectrode for smart window and smart window (перевод: «Противоэлектрод для смарт-стекла и смарт-стекло»). Опубликовано: 13.01.1998. Статус: действует./ 2 / Patent US 5708523 (A), IPC: G02F 1/155. Counterelectrode for smart window and smart window. Published: 13.01.1998. Status: valid.

/3/ Патент RU 2534119 (С2), МПК: C09K9/02, G02F1/15. Электрохромное устройство с литиевым полимерным электролитом и способ его изготовления. Опубликовано: 27.11.2014. Статус: действует./ 3 / Patent RU 2534119 (C2), IPC: C09K9 / 02, G02F1 / 15. Electrochromic device with lithium polymer electrolyte and method for its manufacture. Published: 27.11.2014. Status: valid.

/4/ Патент US 5919571, МПК: В32В 17/00. Counterelectrode layer (перевод: «Противоэлектродный слой»). Опубликовано: 6.07.1999. Статус: действует./ 4 / Patent US 5919571, IPC: В32В 17/00. Counterelectrode layer (translation: "Counter-electrode layer"). Published: 6.07.1999. Status: valid.

/5/ Патент US 8995041 В2, МПК: G02F 1/55, С23С 14/08, G02F 1/15. Опубликовано: 31.03.2015; WO 2014/025876 А2, МПК G02F 1/15. Опубликовано: 13.02.2014. Ternary nickel oxide materals for electrochromic devices (перевод: «Тройные оксидно-никелевые материалы для электрохромных устройств»). Статус: действует./ 5 / Patent US 8995041 B2, IPC: G02F 1/55, C23C 14/08, G02F 1/15. Published: 03/31/2015; WO 2014/025876 A2, IPC G02F 1/15. Published: 13.02.2014. Ternary nickel oxide materals for electrochromic devices (translation: "Ternary nickel oxide materials for electrochromic devices"). Status: valid.

/6/ Патент US 5164855, МПК: G02F 1/01. Counter electrode for electrochromic systems (перевод: «Противоэлектрод для электрохромных систем»). Опубликовано: 17.11.1992. Статус: действует./ 6 / Patent US 5164855, IPC: G02F 1/01. Counter electrode for electrochromic systems (translation: "Counter electrode for electrochromic systems"). Published: 17.11.1992. Status: valid.

/7/ Патент US 2017/0003564 А1, МПК: G02F 1/155, G02F 1/1343, G02F 1/15. Counterelectrode for electrochromic devices (перевод: «Противоэлектрод для электрохромных устройств»). Опубликовано: 5.01.2017. Статус: действует./ 7 / Patent US 2017/0003564 A1, IPC: G02F 1/155, G02F 1/1343, G02F 1/15. Counterelectrode for electrochromic devices (translation: "Counter electrode for electrochromic devices"). Published: 5.01.2017. Status: valid.

/8/ Патент US 10345671 В2, МПК: G02F 1/153, G02B 26/00. Counter electrode for electrochromic devices (перевод: «Противоэлектрод для электрохромных устройств»). Опубликовано: 9.07.2019. Статус: действует./ 8 / Patent US 10345671 B2, IPC: G02F 1/153, G02B 26/00. Counter electrode for electrochromic devices (translation: "Counter electrode for electrochromic devices"). Published: 9.07.2019. Status: valid.

/9/ Патент US 10228601 В2, МПК: G02F 1/15, G02F 1/03. Counter electrode for electrochromic devices (перевод: «Противоэлектрод для электрохромных устройств»). Опубликовано: 12.03.2019. Статус: действует./ 9 / Patent US 10228601 B2, IPC: G02F 1/15, G02F 1/03. Counter electrode for electrochromic devices (translation: "Counter electrode for electrochromic devices"). Published: 12.03.2019. Status: valid.

/10/ Патент WO 2016/085823 А1, МПК: G02F 1/155. Counter electrode for electrochromic devices (перевод: «Противоэлектрод для электрохромных устройств»). Опубликовано: 2.06.2016. Статус: действует./ 10 / Patent WO 2016/085823 A1, IPC: G02F 1/155. Counter electrode for electrochromic devices (translation: "Counter electrode for electrochromic devices"). Published: 2.06.2016. Status: valid.

/11/ Патент WO 2014/113801 А1, МПК: G02F 1/15. Electrochromic lithium nickel group 4 mixed metal oxides (перевод: «Электрохромные смешанные оксиды лития, никеля и металлов 4 группы»). Опубликовано: 24.07.2014. Статус: действует./ 11 / Patent WO 2014/113801 A1, IPC: G02F 1/15. Electrochromic lithium nickel group 4 mixed metal oxides (translation: "Electrochromic mixed oxides of lithium, nickel and group 4 metals"). Published: 24.07.2014. Status: valid.

/12/ Synthesis by sol-gel method and electrochemical properties of LiNiO2 cathode material for lithium secondary battery. Myoung Youp Song, Ryong Lee / Journal of Power Sources 111(2002)97-103./ 12 / Synthesis by sol-gel method and electrochemical properties of LiNiO 2 cathode material for lithium secondary battery. Myoung Youp Song, Ryong Lee / Journal of Power Sources 111 (2002) 97-103.

/13/ Nickel Oxide Thin Film Synthesis by Sol-Gel Method on Glass Substrates. Khadher AL-Rashedi, Mazahar Farooqui, Gulam Rabbani / International Journal of Universal Print 4 (8), (2018), 508-516./ 13 / Nickel Oxide Thin Film Synthesis by Sol-Gel Method on Glass Substrates. Khadher AL-Rashedi, Mazahar Farooqui, Gulam Rabbani / International Journal of Universal Print 4 (8), (2018), 508-516.

/14/ Electrochromism of NiO-TiO2 sol gel layers. A. Al-Kahlout, S. Heusing M. A., Aegerter J Sol-Gel Sci Techn 39, (2006), 195-206./ 14 / Electrochromism of NiO-TiO 2 sol gel layers. A. Al-Kahlout, S. Heusing MA, Aegerter J Sol-Gel Sci Techn 39, (2006), 195-206.

/15/ Constructed TiO2/NiO Core/Shell Nanorod Array for Efficient Electrochromic Application. Guofa Cai, Jiangping Tu, Ding Zhou, Lu Li, Jiaheng Zhang, Xiuli Wang and Changdong Gu / J. Phys. Chem. 118 (2014), 6690-6696./ 15 / Constructed TiO 2 / NiO Core / Shell Nanorod Array for Efficient Electrochromic Application. Guofa Cai, Jiangping Tu, Ding Zhou, Lu Li, Jiaheng Zhang, Xiuli Wang and Changdong Gu / J. Phys. Chem. 118 (2014), 6690-6696.

/16/ Enhanced electrochromic performances and cycle stability of NiO-based thin films via Li- Ti co-doping prepared by sol-gel method. Junling Zhou, Gui Luo, Youxiu Wei, Jianming Zheng, Chunye Xu / Electrochimica Acta 186 (2015) 182-191./ 16 / Enhanced electrochromic performances and cycle stability of NiO-based thin films via Li-Ti co-doping prepared by sol-gel method. Junling Zhou, Gui Luo, Youxiu Wei, Jianming Zheng, Chunye Xu / Electrochimica Acta 186 (2015) 182-191.

Claims (9)

1. Противоэлектрод для электрохромных устройств, состоящий из контрподложки, прозрачного электропроводящего материала и активного слоя противоэлектрода, изготовленного из золя, содержащего литий, никель и титан, отличающийся тем, что для улучшения растворимости соединений указанных металлов в спиртовых растворах в состав золя вводят 1-10% комплексообразователей, выбираемых из числа: моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, этилендиамин, триэтиленамин, диэтилендиамин, цистеамин (тиоэтаноламин), амино моно-, ди- и триуксусная, аминопропионовая, аминомасляная, этилендиаминтетрауксусная кислоты и их производные, щавелевая, винная, лимонная кислоты, ацетилацетон, ацетоуксусный эфир и его производные, циклогександион и его производные, полиэтиленимин, олиго- и полиакрилаты.1. A counter electrode for electrochromic devices, consisting of a counter substrate, a transparent electrically conductive material and an active layer of a counter electrode made of a sol containing lithium, nickel and titanium, characterized in that to improve the solubility of the compounds of these metals in alcohol solutions, 1-10 % of complexing agents selected from: monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, ethylenediamine, triethyleneamine, diethylenediamine, cysteamine (thioethanolamine), amino mono-, di- and triacetic, aminopropionic, aminobutyric, ethylenediaminetetraacetic acids, citric acids acetylacetone, acetoacetic ether and its derivatives, cyclohexanedione and its derivatives, polyethyleneimine, oligo- and polyacrylates. 2. Противоэлектрод для электрохромных устройств по п.1, отличающийся тем, что для стабилизации золя и предотвращения гидролиза изопропоксида титана в состав золя вводят 5-20% сорастворителей, выбираемых из числа: глим (диметиловый эфир этиленгликоля), диглим (диметиловый эфир диэтиленгликоля), бутилцеллозольв, этилцеллозольв.2. The counter electrode for electrochromic devices according to claim 1, characterized in that to stabilize the sol and prevent hydrolysis of titanium isopropoxide, 5-20% of co-solvents selected from the number of glyme (ethylene glycol dimethyl ether), diglyme (diethylene glycol dimethyl ether) are added to the sol composition , butyl cellosolve, ethyl cellosolve. 3. Противоэлектрод для электрохромных устройств по п.1, отличающийся тем, что для улучшения смачиваемости подложек и регулирования скорости высыхания растворителя из нанесенной пленки в состав золя вводят 10-25% сорастворителей, выбираемых из числа: пропанол, изопропанол, бутанол, бутандиол, этиленгиколь, полиэтиленгликоль различных молекулярных масс, пропиленгликоль, полипропиленгликоль различных молекулятных масс, глицерин, пропиленкарбонат, диэтилкарбонат, ацетон, метилэтилкетон, диэтилкетон.3. The counter electrode for electrochromic devices according to claim 1, characterized in that to improve the wettability of the substrates and control the rate of drying of the solvent from the applied film, 10-25% of co-solvents selected from the number of propanol, isopropanol, butanol, butanediol, ethylene glycol are added to the sol composition , polyethylene glycol of various molecular weights, propylene glycol, polypropylene glycol of various molecular weights, glycerin, propylene carbonate, diethyl carbonate, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone. 4. Золь для изготовления противоэлектрода для электрохромных устройств, содержащий литий, никель и титан, отличающийся тем, что для улучшения растворимости соединений указанных металлов в спиртовых растворах в состав золя вводят 1-10% комплексообразователей, выбираемых из числа: моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, этилендиамин, триэтиленамин, диэтилендиамин, цистеамин (тиоэтаноламин), амино моно-, ди- и триуксусная, аминопропионовая, аминомасляная, этилендиаминтетрауксусная кислоты и их производные, щавелевая, винная, лимонная кислоты, ацетилацетон, ацетоуксусный эфир и его производные, циклогександион и его производные, полиэтиленимин, олиго- и полиакрилаты без ограничения списка.4. Sol for the manufacture of a counter electrode for electrochromic devices, containing lithium, nickel and titanium, characterized in that to improve the solubility of the compounds of these metals in alcohol solutions, 1-10% of complexing agents are added to the sol composition, selected from: monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, ethylenediamine, triethyleneamine, diethylenediamine, cysteamine (thioethanolamine), amino mono-, di- and triacetic, aminopropionic, aminobutyric, ethylenediaminetetraacetic acids and their derivatives, oxalic, tartaric, citric acids, acetylacetone, acetoacetic and its derivatives, its derivatives polyethyleneimine, oligo- and polyacrylates without limitation of the list. 5. Золь для изготовления противоэлектрода для электрохромных устройств по п.4, отличающийся тем, что для стабилизации золя и предотвращения гидролиза изопропоксида титана в состав золя вводят 5-20% сорастворителей, выбираемых из числа: глим (диметиловый эфир этиленгликоля), диглим (диметиловый эфир диэтиленгликоля), бутилцеллозольв, этилцеллозольв, без ограничения списка.5. Sol for the manufacture of a counter electrode for electrochromic devices according to claim 4, characterized in that to stabilize the sol and prevent hydrolysis of titanium isopropoxide, 5-20% of co-solvents selected from the number of glyme (ethylene glycol dimethyl ether), diglyme (dimethyl diethylene glycol ether), butyl cellosolve, ethyl cellosolve, without limiting the list. 6. Золь для изготовления противоэлектрода для электрохромных устройств по п.4, отличающийся тем, что для улучшения смачиваемости подложек и регулирования скорости высыхания растворителя из нанесенной пленки в состав золя вводят 10-25% сорастворителей, выбираемых из числа: пропанол, изопропанол, бутанол, бутандиол, этиленгиколь, полиэтиленгликоль различных молекулярных масс, пропиленгликоль, полипропиленгликоль различных молекулятных масс, глицерин, пропиленкарбонат, диэтилкарбонат, ацетон, метилэтилкетон, диэтилкетон без ограничения списка.6. Sol for the manufacture of a counter electrode for electrochromic devices according to claim 4, characterized in that to improve the wettability of the substrates and control the rate of drying of the solvent from the applied film, 10-25% of co-solvents selected from among: propanol, isopropanol, butanol, are added to the sol composition. butanediol, ethylene glycol, polyethylene glycol of various molecular weights, propylene glycol, polypropylene glycol of various molecular weights, glycerin, propylene carbonate, diethyl carbonate, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone without limitation of the list. 7. Способ получения золя для изготовления противоэлектрода для электрохромных устройств по п.4, включающий полное растворение соли лития в смеси 85% этанола и сорастворителя, предотвращающего гидролиз и сорастворителя, улучшающего смачиваемость подложки; добавление соли никеля и комплексообразователя, перемешивание при нагревании до полного растворения, с последующим охлаждением до комнатной температуры; добавление к полученной смеси небольшими порциями изопропоксида титана, с перемешиванием в течение 30 минут; фильтрование или центрифугирование полученной смеси, при этом все операции производят на воздухе, без использования перчаточного бокса с инертной атмосферой.7. A method of obtaining a sol for making a counter electrode for electrochromic devices according to claim 4, comprising completely dissolving a lithium salt in a mixture of 85% ethanol and a co-solvent that prevents hydrolysis and a co-solvent that improves the wettability of the substrate; adding nickel salt and complexing agent, stirring with heating until complete dissolution, followed by cooling to room temperature; adding titanium isopropoxide to the resulting mixture in small portions, with stirring for 30 minutes; filtration or centrifugation of the resulting mixture, while all operations are carried out in air, without using a glove box with an inert atmosphere. 8. Способ получения активного слоя противоэлектрода для изготовления противоэлектрода для электрохромных устройств по п.1, отличающийся тем, что золь наносят методом дип-коатинга при однократном погружении либо методом ультразвукового распыления.8. A method for producing an active layer of a counter electrode for manufacturing a counter electrode for electrochromic devices according to claim 1, characterized in that the sol is applied by dip-coating with a single immersion or by the method of ultrasonic spraying. 9. Способ получения активного слоя противоэлектрода для изготовления противоэлектрода для электрохромных устройств по п.8, отличающийся тем, что нанесенную плёнку отжигают при высокой скорости подъёма температуры - 6°С/мин, выдержка при максимальной температуре - 30 минут.9. A method for producing an active layer of a counter electrode for manufacturing a counter electrode for electrochromic devices according to claim 8, characterized in that the applied film is annealed at a high rate of temperature rise - 6 ° C / min, holding at a maximum temperature - 30 minutes.
RU2020111874A 2019-11-28 2019-11-28 Counter electrode of an electrochromic apparatus and the method for manufacture thereof RU2758201C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020111874A RU2758201C2 (en) 2019-11-28 2019-11-28 Counter electrode of an electrochromic apparatus and the method for manufacture thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020111874A RU2758201C2 (en) 2019-11-28 2019-11-28 Counter electrode of an electrochromic apparatus and the method for manufacture thereof

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020111874A RU2020111874A (en) 2021-05-28
RU2020111874A3 RU2020111874A3 (en) 2021-05-28
RU2758201C2 true RU2758201C2 (en) 2021-10-26

Family

ID=76296844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020111874A RU2758201C2 (en) 2019-11-28 2019-11-28 Counter electrode of an electrochromic apparatus and the method for manufacture thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2758201C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014113801A1 (en) * 2013-01-21 2014-07-24 Kinestral Technologies, Inc. Electrochromic lithium nickel group 4 mixed metal oxides
RU2534119C2 (en) * 2012-12-27 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук Electrochromic device with lithium polymer electrolyte and method of manufacturing thereof
WO2016085823A1 (en) * 2014-11-26 2016-06-02 View, Inc. Counter electrode for electrochromic devices
US10228601B2 (en) * 2014-11-26 2019-03-12 View, Inc. Counter electrode for electrochromic devices

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2534119C2 (en) * 2012-12-27 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук Electrochromic device with lithium polymer electrolyte and method of manufacturing thereof
WO2014113801A1 (en) * 2013-01-21 2014-07-24 Kinestral Technologies, Inc. Electrochromic lithium nickel group 4 mixed metal oxides
WO2016085823A1 (en) * 2014-11-26 2016-06-02 View, Inc. Counter electrode for electrochromic devices
US10228601B2 (en) * 2014-11-26 2019-03-12 View, Inc. Counter electrode for electrochromic devices

Also Published As

Publication number Publication date
RU2020111874A (en) 2021-05-28
RU2020111874A3 (en) 2021-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3655496B1 (en) Photodeposition of metal oxides for electrochromic devices
US10788722B2 (en) Electrochromic devices and method for forming such devices
CN107406985B (en) Improved method for ultrasonic spray pyrolysis deposition of one or more electrochromic and/or electrolyte films on a substrate
JP2016509690A (en) Electrochromic lithium / nickel / Group 4 mixed metal oxides
RU2704207C2 (en) Electrochromic devices and methods of creating such devices
Lee et al. A study on characterization of nano-porous NiO thin film to improve electrical and optical properties for application to automotive glass
CN108351565A (en) Electrochromic device containing colour tunable nanostructure
Leitzke et al. Electrochemical properties of WO3 sol-gel thin films on indium tin oxide/poly (ethylene terephthalate) substrate
KR101039320B1 (en) Manufacturing method of lithum tungsten oxide coating material and manufacturing method of electrochromic device
KR100806694B1 (en) Fabrication method of Electrochromic coating solution and its coating method
CN101412588A (en) Cathode electrochromic film and preparation of electrochromic glass
RU2758201C2 (en) Counter electrode of an electrochromic apparatus and the method for manufacture thereof
Wang et al. Colloidal synthesis tantalum oxide nanowires as the minimally color-changing counter electrode for multicolor electrochromic devices
CN107315298B (en) Brown electrochromic charge storage electrode and preparation method thereof
US9904137B1 (en) Electrochromic materials and fabrication methods
Sorar et al. Durability and rejuvenation of electrochromic tungsten oxide thin films in LiClO4–propylene carbonate viscous electrolyte: Effect of Ti doping of the film and polyethylene oxide addition to the electrolyte
CN102191526B (en) Preparation method of optical device
Xu et al. Enhanced electrochromic properties of TiO2 nanoporous film prepared based on an assistance of polyethylene glycol
CN110967887A (en) Electrochromic film and preparation method thereof
KR102681864B1 (en) Transparent conducting film, method for manufacturing and electrochromic device including the same
Ozer et al. Electrochromic performance of sol-gel-deposited CeO2 films
CN117777992A (en) Preparation method of electrochromic material and electrochromic device
박성익 Fabrication of Electrochromic Device Using Nano-particle Deposition System and Its Response Time Modeling for Large-area (1m2 Class) Application
Kim et al. Electrodeposited WO₃ films and their application in electrochromic boards
WO2020061068A1 (en) High-efficiency electrodeposition for coating electrochromic films