用于電致變色器件的三元鎳氧化物材料的制作方法
【專利說明】用于電致變色器件的三元鎳氧化物材料
[0001] 奪叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2012年8月9日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 61/681，353和2013年 3月12日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 61/776, 886的提交日的權(quán)益，將它們的公開內(nèi)容通 過參考特此引入本文中。
[0003] 合同起源
[0004] 本發(fā)明是按照賽智動(dòng)態(tài)調(diào)光玻璃公司（Sage Electrochromics，Inc.)與國(guó)家可再 生能源實(shí)驗(yàn)室（National Renewable Energy Laboratory)之間的 C RADA CRD-06-203 進(jìn) 行的。政府在本發(fā)明中享有某些權(quán)利。
【背景技術(shù)】
[0005] 通過在電致變色涂層的頂表面和底表面之間施加電位，電致變色涂層的光學(xué)透射 率和/或光學(xué)反射率可在低和高透射率狀態(tài)之間、和/或在低和高反射率之間重復(fù)地和可 逆地改變。在向建筑窗、或包括建筑物的外部圍護(hù)的窗的專門應(yīng)用中，在窗玻璃上的電致變 色涂層可用于控制進(jìn)入建筑物的陽光和/或太陽熱量的量。該控制可從紫外波長(zhǎng)延伸到紅 外線中，以調(diào)節(jié)典型地到達(dá)可居住的建筑物的陽光的整個(gè)太陽光譜。
[0006] 特別地，高性能電致變色涂層必須經(jīng)受住強(qiáng)烈的陽光和在由建筑窗典型地忍受的 溫度方面寬的變化的苛刻條件，同時(shí)保持它們?cè)诘屯干渎屎透咄干渎誓Ｊ街g循環(huán)的能 力，而在合適的長(zhǎng)的使用壽命，比如說20年或在模式之間的約20, 000次循環(huán)過程期間沒有 在對(duì)于低或高透射率模式的透射率水平或顏色方面的任何劣化。
[0007] 然而，這些光學(xué)涂層不需要是濕氣不可滲透的，因?yàn)橥ㄟ^將它們包封在氣密密封 的、雙層絕緣窗中，可使它們與潮濕的空氣隔離，其中電致變色涂層存在于所述絕緣窗的內(nèi) 表面之一上，且僅暴露于干燥空氣或惰性填充氣體。
[0008] 被認(rèn)為滿足以上描述的建筑窗的服務(wù)要求的電致變色涂層的專門子集合完全由 無機(jī)金屬氧化物和氮化物組成，完全無任何含碳聚合物材料或有機(jī)硅。典型地，這些涂層 利用在寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)可在低和高（或者高和低）光學(xué)透射率之間變化的離子嵌入化合 物。當(dāng)通過在低的、還原電位下向陰極材料供應(yīng)電子和電荷平衡正離子而使它們電化學(xué)還 原時(shí)，陰極材料從高的光學(xué)透射率到低的光學(xué)透射率變暗。當(dāng)通過在高的、氧化電位下?lián)p耗 陽極材料的電子和電荷平衡正離子而使它們電化學(xué)氧化時(shí)，陽極材料變暗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 在本發(fā)明的一個(gè)方面中為化合物L(fēng)UiW^Ox，其中x為范圍從約0. 1至約50的 整數(shù)。在一些實(shí)施例中，x范圍從約1至約6。在另外的實(shí)施例中，x范圍從約1.6至約5. 4。
[0010] 在本發(fā)明的另一方面中為化合物L(fēng)UiZr^Ox，其中x為范圍從約0. 1至約50 的整數(shù)。在一些實(shí)施例中，x范圍從約1至約6。在另外的實(shí)施例中，x范圍從約1. 6至約 5. 4〇
[0011] 在本發(fā)明的另一方面中為化合物1^。.51附21'。.161^。. 190)!，其中1為范圍從約0.1至約 50的整數(shù)。在一些實(shí)施例中，x范圍從約1至約6。在另外的實(shí)施例中，x范圍從約1. 6至 約 5. 4。
[0012] 在本發(fā)明的另一方面中為化合物L(fēng)i2.22NiZr Q.14Moa250x，其中x為范圍從約0. 1至約 50的整數(shù)。在一些實(shí)施例中，x范圍從約1至約6。在另外的實(shí)施例中，x范圍從約1. 6至 約 5. 4。
[0013] 在本發(fā)明的另一方面中為化合物1^3.12附24.151 &。.150：!，其中1為范圍從約0.1至約 50的整數(shù)。在一些實(shí)施例中，x范圍從約1至約6。在另外的實(shí)施例中，x范圍從約1. 6至 約 5. 4。
[0014] 在本發(fā)明的另一方面中為化合物L(fēng)i2.65NiZr aisVQ.6Q0x，其中x為范圍從約0. 1至約 50的整數(shù)。在一些實(shí)施例中，x范圍從約1至約6。在另外的實(shí)施例中，x范圍從約1. 6至 約 5. 4。
[0015] 在本發(fā)明的另一方面中為電致變色器件，其包括基底和至少一個(gè)薄膜層，其 中薄膜層由選自如下的材料構(gòu)成：LinNiW^OyLi uNiZr^OjLiajNiZrajLa?！筤; 1^2.22附2『。.1，〇。.250：!;和1^3.12附241辦。.150：!;和1^2.65附2『。.1^。.6。0：!，其中叉范圍從約0.1至 約50。在一些實(shí)施例中，x范圍從約1至約6。在另外的實(shí)施例中，x范圍從約1.6至約 5. 4〇
[0016] 在本發(fā)明的另一方面中為電致變色器件，其包括：(a)第一電極，所述第一電 極包括電致變色層或?qū)﹄姌O層中的一種，（b)第二電極，所述第二電極包括電致變色層 或?qū)﹄姌O層中的另一種，（c)用于在第一電極和第二電極之間傳導(dǎo)離子的離子導(dǎo)體層， (d)第一導(dǎo)電層，和（e)第二導(dǎo)電層，第一電極和第二電極以及離子導(dǎo)體層夾在第一導(dǎo) 電層和第二導(dǎo)電層之間，對(duì)電極層包括選自如下的材料：L i i. S2NiW。. 450x; L i i. 97Ni Zra 230x; Li〇.5iNiZr〇 16La〇 190x；Li 2.22NiZr〇 14Mo〇 2s〇x;^P Li 3 12NiZr〇 15Ta〇 150x；^fP Li 2.6sNiZr〇 18V〇 60Ox, 中x范圍從約0. 1至約50。在一些實(shí)施例中，x范圍從約1至約6。在另外的實(shí)施例中，x 范圍從約1. 6至約5. 4。
[0017] 在另一方面中，對(duì)電極層包括Li^NiW^Ox。在另一方面中，對(duì)電極層包括 Li97NiZr。.230x。在另一方面中，對(duì)電極層包括Li。. 51NiZra 16La。. 190x。在另一方面中，對(duì)電極 層包括Li2.22NiZr。. 14M〇a250x。在另一方面中，對(duì)電極層包括Li3. 12NiZra 15Ta。. 150x。在另一方 面中，對(duì)電極層包括1^2.65附24 18￥。.6。0：!。在一些實(shí)施例中，1范圍從約1至約6。在另外的 實(shí)施例中，x范圍從約1. 6至約5. 4。
[0018]在本發(fā)明的另一方面中為用于制備電致變色器件的方法，其包括：(a)提供第 一導(dǎo)電層，（b)在第一導(dǎo)電層上沉積電致變色層或?qū)﹄姌O層中的一種，由此提供第一沉 積電極，（c)在第一沉積電極上沉積離子導(dǎo)體層，（d)在離子導(dǎo)體層上沉積電致變色層或 對(duì)電極層中的另一種，由此提供第二沉積電極，（e)在第二沉積電極上沉積第二導(dǎo)電層， 其中對(duì)電極層包括選自如下的材料linNiW^OjLi 1^2.22附2『。.1，〇。.250：!;和1^3.12附241辦。.150：!;和1^2.65附2『。.1^。.6。0：!，其中叉范圍從約0.1至約50。在一些實(shí)施例中，x范圍從約1至約6。在另外的實(shí)施例中，x范圍從約1.6至約 5. 4〇
[0019] 在本發(fā)明的另一方面中為電致變色器件，其包括：(a)第一電極，所述第一電極包 括電致變色層或?qū)﹄姌O層中的一種，（b)第二電極，所述第二電極包括電致變色層或?qū)﹄?極層中的另一種，（C)用于在第一電極和第二電極之間傳導(dǎo)離子的離子導(dǎo)體層，（d)第一 導(dǎo)電層，和（e)第二導(dǎo)電層，第一電極和第二電極以及離子導(dǎo)體層夾在第一導(dǎo)電層和第二 導(dǎo)電層之間，對(duì)電極層包括具有式Li aEClMlbM2A的材料，其中"EC"為電致變色金屬物 質(zhì)，"Ml"為主體-氧化物金屬物質(zhì)，且"M2"為摻雜劑氧化物金屬物質(zhì)，且其中"a"范 圍從約0. 5至約3 ;b+c范圍從約0. 1至約1 ;c/(b+c)范圍從約0. 1至約0. 9 ;且其中x為 約0. 1至約50。在一些實(shí)施例中，x范圍從約1至約6。在另外的實(shí)施例中，x范圍從約1. 6 至約5.4。在另一方面中，"￡(："選自附（11)和附（111)的混合物；(：〇(11)和(：〇(111) 的混合物；Ir(IV)和Ir(V)的混合物；以及Mn(II)、Mn(III)和Mn(IV)的混合物。在另一 方面中，"Ml"選自 Zr(IV) ;Hf(IV) ;Ta(V) ;Nb(V);和 W(VI)。在另一方面中，"M2"選 自 V(V) ;Ta(V) ;Mo(VI) ;Nb(V) ;Mn(IV) ;La(III);或 Ce(IV)。在另一方面中，對(duì)電極層包 括LUiW^Ox，其中x范圍從約0. 1至約50。在一些實(shí)施例中，x范圍從約1至約6。在 另外的實(shí)施例中，x范圍從約1. 6至約5. 4。在另一方面中，對(duì)電極層包括Li^NiZn^Ox， 其中x范圍從約0. 1至約50。在一些實(shí)施例中，x范圍從約1至約6。在另外的實(shí)施例中， x范圍從約1. 6至約5. 4。在另一方面中，對(duì)電極層包括LiQ.51NiZrai6La ai90x，其中x范圍 從約0. 1至約50。在一些實(shí)施例中，x范圍從約1至約6。在另外的實(shí)施例中，x范圍從約 1. 6至約5. 4。在另一方面中，對(duì)電極層包括Li2.22NiZrQ.14M 〇Q.250x，其中x范圍從約0. 1至約 50。在一些實(shí)施例中，x范圍從約1至約6。在另外的實(shí)施例中，x范圍從約1. 6至約5. 4。 在另一方面中，對(duì)電極層包括Li3.12NiZrQ. 15Taai50x，其中x范圍從約0. 1至約50。在一些實(shí) 施例中，x范圍從約1至約6。在另外的實(shí)施例中，x范圍從約1. 6至約5. 4。在另一方面 中，對(duì)電極層包括Li2.65NiZrQ. lsVa6Q0x，其中x范圍從約0. 1至約50。在一些實(shí)施例中，x范 圍從約1至約6。在另外的實(shí)施例中，x范圍從約1. 6至約5. 4。
[0020] 在本發(fā)明的另一方面中為包括以上或本文中描述的電致變色器件中的任一種的 絕緣玻璃窗單元（insulated glazing unit)。
[0021] 在本發(fā)明的另一方面中為用于制備電致變色器件的方法，其包括：(a)提供第一 導(dǎo)電層，（b)在第一導(dǎo)電層上沉積電致變色層或?qū)﹄姌O層中的一種，由此提供第一沉積電 極，（c)在第一沉積電極上沉積離子導(dǎo)體層，（d)在離子導(dǎo)體層上沉積電致變色層或?qū)﹄姌O 層中的另一種，由此提供第二沉積電極，（e)在第二沉積電極上沉積第二導(dǎo)電層，對(duì)電極層 包括具有式Li aECiMlbM2A的材料，其中"EC"為電致變色金屬物質(zhì)，"Ml"為主體-氧 化物金屬物質(zhì)，且"M2"為摻雜劑氧化物金屬物質(zhì)，且其中"a"范圍從約0.5至約3 ;b+c 范圍從約0. 1至約1 ;c/(b+c)范圍從約0. 1至約0. 9 ;且其中x為約0. 1至