用于电致变色器件的三元镍氧化物材料的制作方法
【专利说明】用于电致变色器件的三元镍氧化物材料
[0001] 夺叉引用
[0002] 本申请要求2012年8月9日提交的美国临时专利申请No. 61/681，353和2013年 3月12日提交的美国临时专利申请No. 61/776, 886的提交日的权益，将它们的公开内容通 过参考特此引入本文中。
[0003] 合同起源
[0004] 本发明是按照赛智动态调光玻璃公司（Sage Electrochromics，Inc.)与国家可再 生能源实验室（National Renewable Energy Laboratory)之间的 C RADA CRD-06-203 进 行的。政府在本发明中享有某些权利。
【背景技术】
[0005] 通过在电致变色涂层的顶表面和底表面之间施加电位，电致变色涂层的光学透射 率和/或光学反射率可在低和高透射率状态之间、和/或在低和高反射率之间重复地和可 逆地改变。在向建筑窗、或包括建筑物的外部围护的窗的专门应用中，在窗玻璃上的电致变 色涂层可用于控制进入建筑物的阳光和/或太阳热量的量。该控制可从紫外波长延伸到红 外线中，以调节典型地到达可居住的建筑物的阳光的整个太阳光谱。
[0006] 特别地，高性能电致变色涂层必须经受住强烈的阳光和在由建筑窗典型地忍受的 温度方面宽的变化的苛刻条件，同时保持它们在低透射率和高透射率模式之间循环的能 力，而在合适的长的使用寿命，比如说20年或在模式之间的约20, 000次循环过程期间没有 在对于低或高透射率模式的透射率水平或颜色方面的任何劣化。
[0007] 然而，这些光学涂层不需要是湿气不可渗透的，因为通过将它们包封在气密密封 的、双层绝缘窗中，可使它们与潮湿的空气隔离，其中电致变色涂层存在于所述绝缘窗的内 表面之一上，且仅暴露于干燥空气或惰性填充气体。
[0008] 被认为满足以上描述的建筑窗的服务要求的电致变色涂层的专门子集合完全由 无机金属氧化物和氮化物组成，完全无任何含碳聚合物材料或有机硅。典型地，这些涂层 利用在宽的波长范围内可在低和高（或者高和低）光学透射率之间变化的离子嵌入化合 物。当通过在低的、还原电位下向阴极材料供应电子和电荷平衡正离子而使它们电化学还 原时，阴极材料从高的光学透射率到低的光学透射率变暗。当通过在高的、氧化电位下损耗 阳极材料的电子和电荷平衡正离子而使它们电化学氧化时，阳极材料变暗。
【发明内容】
[0009] 在本发明的一个方面中为化合物LUiW^Ox，其中x为范围从约0. 1至约50的 整数。在一些实施例中，x范围从约1至约6。在另外的实施例中，x范围从约1.6至约5. 4。
[0010] 在本发明的另一方面中为化合物LUiZr^Ox，其中x为范围从约0. 1至约50 的整数。在一些实施例中，x范围从约1至约6。在另外的实施例中，x范围从约1. 6至约 5. 4〇
[0011] 在本发明的另一方面中为化合物1^。.51附21'。.161^。. 190)!，其中1为范围从约0.1至约 50的整数。在一些实施例中，x范围从约1至约6。在另外的实施例中，x范围从约1. 6至 约 5. 4。
[0012] 在本发明的另一方面中为化合物Li2.22NiZr Q.14Moa250x，其中x为范围从约0. 1至约 50的整数。在一些实施例中，x范围从约1至约6。在另外的实施例中，x范围从约1. 6至 约 5. 4。
[0013] 在本发明的另一方面中为化合物1^3.12附24.151 &。.150：!，其中1为范围从约0.1至约 50的整数。在一些实施例中，x范围从约1至约6。在另外的实施例中，x范围从约1. 6至 约 5. 4。
[0014] 在本发明的另一方面中为化合物Li2.65NiZr aisVQ.6Q0x，其中x为范围从约0. 1至约 50的整数。在一些实施例中，x范围从约1至约6。在另外的实施例中，x范围从约1. 6至 约 5. 4。
[0015] 在本发明的另一方面中为电致变色器件，其包括基底和至少一个薄膜层，其 中薄膜层由选自如下的材料构成：LinNiW^OyLi uNiZr^OjLiajNiZrajLa。」^; 1^2.22附2『。.1，〇。.250：!;和1^3.12附241办。.150：!;和1^2.65附2『。.1^。.6。0：!，其中叉范围从约0.1至 约50。在一些实施例中，x范围从约1至约6。在另外的实施例中，x范围从约1.6至约 5. 4〇
[0016] 在本发明的另一方面中为电致变色器件，其包括：(a)第一电极，所述第一电 极包括电致变色层或对电极层中的一种，（b)第二电极，所述第二电极包括电致变色层 或对电极层中的另一种，（c)用于在第一电极和第二电极之间传导离子的离子导体层， (d)第一导电层，和（e)第二导电层，第一电极和第二电极以及离子导体层夹在第一导 电层和第二导电层之间，对电极层包括选自如下的材料：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范围从约0. 1至约50。在一些实施例中，x范围从约1至约6。在另外的实施例中，x 范围从约1. 6至约5. 4。
[0017] 在另一方面中，对电极层包括Li^NiW^Ox。在另一方面中，对电极层包括 Li97NiZr。.230x。在另一方面中，对电极层包括Li。. 51NiZra 16La。. 190x。在另一方面中，对电极 层包括Li2.22NiZr。. 14M〇a250x。在另一方面中，对电极层包括Li3. 12NiZra 15Ta。. 150x。在另一方 面中，对电极层包括1^2.65附24 18￥。.6。0：!。在一些实施例中，1范围从约1至约6。在另外的 实施例中，x范围从约1. 6至约5. 4。
[0018]在本发明的另一方面中为用于制备电致变色器件的方法，其包括：(a)提供第 一导电层，（b)在第一导电层上沉积电致变色层或对电极层中的一种，由此提供第一沉 积电极，（c)在第一沉积电极上沉积离子导体层，（d)在离子导体层上沉积电致变色层或 对电极层中的另一种，由此提供第二沉积电极，（e)在第二沉积电极上沉积第二导电层， 其中对电极层包括选自如下的材料linNiW^OjLi 1^2.22附2『。.1，〇。.250：!;和1^3.12附241办。.150：!;和1^2.65附2『。.1^。.6。0：!，其中叉范围从约0.1至约50。在一些实施例中，x范围从约1至约6。在另外的实施例中，x范围从约1.6至约 5. 4〇
[0019] 在本发明的另一方面中为电致变色器件，其包括：(a)第一电极，所述第一电极包 括电致变色层或对电极层中的一种，（b)第二电极，所述第二电极包括电致变色层或对电 极层中的另一种，（C)用于在第一电极和第二电极之间传导离子的离子导体层，（d)第一 导电层，和（e)第二导电层，第一电极和第二电极以及离子导体层夹在第一导电层和第二 导电层之间，对电极层包括具有式Li aEClMlbM2A的材料，其中"EC"为电致变色金属物 质，"Ml"为主体-氧化物金属物质，且"M2"为掺杂剂氧化物金属物质，且其中"a"范 围从约0. 5至约3 ;b+c范围从约0. 1至约1 ;c/(b+c)范围从约0. 1至约0. 9 ;且其中x为 约0. 1至约50。在一些实施例中，x范围从约1至约6。在另外的实施例中，x范围从约1. 6 至约5.4。在另一方面中，"￡(："选自附（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"选自 Zr(IV) ;Hf(IV) ;Ta(V) ;Nb(V);和 W(VI)。在另一方面中，"M2"选 自 V(V) ;Ta(V) ;Mo(VI) ;Nb(V) ;Mn(IV) ;La(III);或 Ce(IV)。在另一方面中，对电极层包 括LUiW^Ox，其中x范围从约0. 1至约50。在一些实施例中，x范围从约1至约6。在 另外的实施例中，x范围从约1. 6至约5. 4。在另一方面中，对电极层包括Li^NiZn^Ox， 其中x范围从约0. 1至约50。在一些实施例中，x范围从约1至约6。在另外的实施例中， x范围从约1. 6至约5. 4。在另一方面中，对电极层包括LiQ.51NiZrai6La ai90x，其中x范围 从约0. 1至约50。在一些实施例中，x范围从约1至约6。在另外的实施例中，x范围从约 1. 6至约5. 4。在另一方面中，对电极层包括Li2.22NiZrQ.14M 〇Q.250x，其中x范围从约0. 1至约 50。在一些实施例中，x范围从约1至约6。在另外的实施例中，x范围从约1. 6至约5. 4。 在另一方面中，对电极层包括Li3.12NiZrQ. 15Taai50x，其中x范围从约0. 1至约50。在一些实 施例中，x范围从约1至约6。在另外的实施例中，x范围从约1. 6至约5. 4。在另一方面 中，对电极层包括Li2.65NiZrQ. lsVa6Q0x，其中x范围从约0. 1至约50。在一些实施例中，x范 围从约1至约6。在另外的实施例中，x范围从约1. 6至约5. 4。
[0020] 在本发明的另一方面中为包括以上或本文中描述的电致变色器件中的任一种的 绝缘玻璃窗单元（insulated glazing unit)。
[0021] 在本发明的另一方面中为用于制备电致变色器件的方法，其包括：(a)提供第一 导电层，（b)在第一导电层上沉积电致变色层或对电极层中的一种，由此提供第一沉积电 极，（c)在第一沉积电极上沉积离子导体层，（d)在离子导体层上沉积电致变色层或对电极 层中的另一种，由此提供第二沉积电极，（e)在第二沉积电极上沉积第二导电层，对电极层 包括具有式Li aECiMlbM2A的材料，其中"EC"为电致变色金属物质，"Ml"为主体-氧 化物金属物质，且"M2"为掺杂剂氧化物金属物质，且其中"a"范围从约0.5至约3 ;b+c 范围从约0. 1至约1 ;c/(b+c)范围从约0. 1至约0. 9 ;且其中x为约0. 1至