（二极管激光器或LED)关闭时的电压设定为 0%透射率来定义光强度尺度。注意不要用过量的光强度使光电二极管饱和，使得可确保信 号线性（在光强度和光信号电压之间的比例性）。
[0080] 简化的光学组件（optical train)由通过样品电池组件直接照射到光传感器上的 红色二极管激光器（670nm)组成。
[0081] 替代地，通过市售的消色差的成对透镜（Thorlabs)、或消像散的透镜组件 (Viewlux Anastigmat外加幻灯片放映机透镜）校准来自白色LED的输出（由发散锥形的 光线光学地折射成圆柱形的平行光线）。这些特别透镜的选择确保样品区域最终被照亮，光 束被良好地校准，且强度通过量被充分地最大化。经校准的白光然后照射通过样品电池组 件。透射通过电池的光然后聚焦（从经校准的光束折射成会聚的锥形）到光探测器上，所 述光探测器常常具有匹配用于校准光束的透镜组件的焦距和孔的透镜组件。
[0082] 将白色LED和光探测器的组合任选地选择成接近标准人类观察者的适光灵敏度 (亮光颜色响应）。
[0083] 对于基于镍氧化物的电致变色膜的感兴趣的电化学范围典型地跨越相对于锂参 比电极在约〇. 7至约1. 0摩尔/升锂电解质中的电位的约+1. 5伏至约+5. 0伏。在约+1. 5 伏附近的电位处，不可逆的电化学还原反应趋向于发生。在这种情况中，经历电化学还原 的金属氧化物物质形成较低的氧化物（每金属原子较少的氧原子）或完全还原的金属性物 质。在约+5. 0伏附近，不可逆的氧化反应趋向于发生，特别是镍物质向约+3和更高氧化态 的不可逆的氧化趋向于发生，伴随着光学性质的劣化，例如，脱色状态透射率的不可逆的损 失。
[0084] 充分地在相对于锂参比电极的约+1. 5伏至约+5. 0伏的界限内，存在一个范围，在 该范围内锂离子可以可逆地嵌入样品膜或从样品膜提取，伴随着镍物质向约+2 (脱色）或 约+3 (暗的）氧化状态的还原或氧化。
[0085] 可对市售稳压器进行编程以自动地进行一系列电化学试验，以在锂提取的、氧化 的、暗的、Ni约+3电致变色状态和锂离子嵌入的、还原的、脱色的、Ni约+2电致变色状态之 间重复地切换样品膜。可在电位界限之间精确地、准确地和重复地对电化学电位进行阶跃、 扫描和调制，同时记录电流、电压、和透射的光强度的百分数。
[0086] 用于表征三元金属氧化物对电极膜样品的两种试验方案为循环伏安法和计时安 培分析法。
[0087] 计时安培分析法的简化形式由如下组成：使施加到样品膜的电位从氧化的、暗态 的、离子提取电位急剧阶跃到还原的、脱色状态的、离子嵌入电位，然后重复该步骤循环数 百次重复。对于每一步骤，根据是循环频率的若干倍快的取样间隔频率记录电流和光强度 两者的响应。表示为库仑每单位面积样品膜的样品膜的电荷容量，即离子的量，可通过将电 流相对于时间在数字上进行积分而确定。该方案也可测量膜变暗或脱色的速率、以及暗态 和脱色状态的最终透射水平。在数十或数百个步骤循环期间，该方案指示样品的稳定性或 其褪色、或者容量随着循环减小的倾向。
[0088] 循环伏安法类似于计时安培分析法，除了施加到样品的电位未在电位界限之间急 剧阶跃，而是在电位界限之间以恒定的速率比方说约2mV/s至约200mV/s扫描之外。来自 该技术的电流信号也可在数字上进行积分以获得电荷容量及其各自的稳定性，但对于循环 伏安法的电荷容量典型地不同于对于计时安培分析法的电荷容量。和计时安培分析法形成 对照，循环伏安法并不响应于电位阶梯产生着色或脱色速率，而是揭露其中氧化和还原过 程开始的电位。电流响应的形状也可指示在暗态和脱色状态之间的循环是否是在电化学上 可逆的。
[0089] 当根据计时安培分析法方案在相对于锂参比电极的约1. 7伏和约4. 2伏的电位界 限之间对1^2.65附2418\6。0 ：!的约8〇11111厚的样品膜进行阶跃循环时，透射的光强度在平均 起来仅11秒内从脱色状态降低通过最大强度差的90%。样品改变其光学透射率达其全部 动态范围的90% (在2分钟之后测量）所需的该时间间隔代表着色时间或tc。相反地，当 使约80nm厚样品从全暗态开始从约4. 2伏阶跃至约1. 7伏（施加约4. 2伏约2分钟）时， 使样品脱色通过其全部透射率范围的90%所需的时间间隔平均起来为约11秒。即，脱色时 间tb平均起来为大约11秒。着色时间和脱色时间提供电极样品多快地在暗态和脱色状态 之间切换的方便的指示且反之亦然。约11秒代表相对于之前评价的组成、即省略了钒掺杂 剂氧化物的大约5倍的改善。显然，钒掺杂剂氧化物的添加令人惊奇地和有利地加快三元 组成的着色和脱色速率。其可通过如下完成：增加锂离子电导率和通过本体材料的扩散率， 或者使在三元组成对电极层和TCO层（在这种情况中，FTO)之间的界面处的接触电阻或异 质结电位最小化。
[0090] 对于1^2.65附24.18￥。. 6。0：!的约20〇11111厚的膜，平均起来，着色时间^增加至约258， 而脱色时间tb增加至约12s，再次地，其中tc为"着色"或使光学透射率降低通过其全 部范围的90%所需的时间，且其中Tb为"脱色"或使光学透射率增加通过其全部范围的 90%所需的时间。
[0091] 对于Li2.65NiZ raisVaM0x组成的可逆锂离子容量呈现出在约500次循环期间所测 量的电荷容量的小于约20%的降低的最小褪色。这揭示所公开的三元组成保持至少与现有 技术的二元材料一样好的电荷容量。
[0092] 通常，三元组成，在可见光谱的蓝色区域（420nm至480nm的可见波长范围）中呈 现出优异的电致变色效率，其中电致变色效率代表对于相应量的嵌入样品或从样品提取的 电荷，光学密度的变化，以每单位面积的电荷的倒数单位表示。在可见光谱的蓝色区域中， 测量的值为约30-40cm 2/C，从而在大于600nm的红色波长处降低至小于约20。例如，如果使 样品膜从相对于锂参比电位的约1. 7伏的脱色状态保持电位阶跃至约4. 2伏，则从样品提 取的锂离子的总电荷（通过对电流在数字上进行积分而测定）典型地为约40mC/cm2。则光 学密度的变化将为 〇D = (40mC/cm2) X (45cm2/C)，或 0D = (0? 04C/cm2) X (45cm2/C) = 1. 8。
[0093]买例 1 :Li2.65NiZraisV〇.6Q0 x 电极
[0094]如下丨几积Li2.65NiZr。. 18Va6。0(3.9至5.4)的样品电极：
[0095] 定制的由70原子％镍、15原子％错和15原子凡构成的金属派射革巴购自ACI 合金公司（ACI alloys)(加利福尼亚州圣何塞（San Jose CA))。将所述金属派射祀装到 在来自相同的卖主（安大略省基奇纳的埃工程公司（Angstrom Engineering，Kitchener， ON))的真空系统内的3英寸直径的市售派射源中，与购自Plasmaterials有限公司 (Plasmaterials，Inc.)(加利福尼亚州利弗莫尔（Livermore，CA))的装有结合到钼背衬板 的锂氧化物靶的相同的成对溅射源并排。将整个溅射系统容纳在氩气气氛手套箱（新罕布 什尔斯塔森市的M.布劳恩公司（M.Braun，Stratham，NH))中，所述氩气气氛手套箱装备有 再循环气体净化器以在另外的氩气惰性气氛中将氧气、氮气和水蒸气水平限制到痕量水平 (< 0. lppm)。氩气气氛手套箱容许样品基底被装到溅射系统中，且容许随后涂覆有样品膜 的基底被移开，这全部是在氩气惰性气氛下进行的。
[0096]用于样品膜的苏打石灰基底玻璃已用氟掺杂氧化锡预先涂覆，氟掺杂氧化锡在二 氧化硅层上，二氧化硅层在氧化锡层上。这些经预先涂覆的基底可作为由哈特福德玻璃公 司（Hartford Glass)(印第安纳州哈特福德市（Hartford City，IN))供应的 Pilkington TecGlass，具体地，PilkingtonTec15获得。氟掺杂锡层的薄层电阻（"Rs"）为约15 欧姆/平方。其电导率〇为大约2X103S/cm，或导电性是高品质氧化铟锡的大1/5。在样 品沉积之前，将基底相继用肥皂水、去离子水、丙酮、异丙醇清洁，并在流动的氮气气流下干 燥。
[0097] 将经预先涂覆的基底玻璃使用具有有机硅粘合剂的Kapton (特拉华州威尔明顿 的杜邦公司（Dupont，Wilmington，DE))聚酰亚胺胶带附着至15cmX 15cm铜板。然后将所 述铜板安装到从真空腔室的天花板向下延伸的机动化的旋转轴上。基底在以上描述的两个 溅射源处在距离溅射靶l〇cm的距离处直接面向下。在膜沉积期间，将铜板和基底旋转以使 到达基底表面的原子物质的溅射流量的组成达到平均数。
[0098] 刚好在溅射沉积之前，首先通过机械真空栗将容纳溅射源的真空腔室向下抽至大 致的真空，然后通过氦气低温栗（〇7〇_1:〇1^8?，(：1'1〇7(^611；[08)向下抽至<1\10 7托 的高真空基础压力。将腔室向下抽至该基础压力确保工艺未被空气或水泄漏物或由从真空 腔室内的组分除气的气态物质污染。
[0099] 对于溅射沉积，允许氩气和氧气溅射气体的混合物以对于氩气比氧气1至2的体 积流速比进入真空腔室中。增加总的流速，同时堵住通向低温栗的栗送端口，以实现约2毫 托的恒定溅射压力。以约13. 56MH的频率向溅射靶供应射频（rf)功率。向具有镍-锆-钒 溅射靶的溅射源供应约60瓦rf功率，以维持约1. 1瓦/cm2的靶功率密度（所施加的功率 除以总的靶面积），而向具有锂氧化物陶瓷溅射靶的溅射源供应约45瓦的rf功率，以维持 约0. 83瓦/cm2的靶功率。这些溅射条件产生约0. 04埃/秒的样品膜生长速率（或沉积 速率）。
[0100] 在实现2〇〇〇埃的样品膜厚度之后，将所得样品膜移开并切片成lcmX2cm载片，以 用于通过电化学循环伏安法和计时安培分析法的进一步表征，和用于分光光度表征。
[0101] 还进行顺序沉积运作以将样品膜沉积到真空级铝箱上，用于通过电感耦合等离子 体质谱法[ICP-MS]进行的元素分析。在ICP-MS分析之前，将整个铝箱基底和样品膜完全 溶解在超纯的半导体级盐酸中。还将样品膜沉积到未覆盖的苏打石灰显微镜载片上用于晶 体结构的x-射线衍射分析、和霍尔参数测定（迀移率、载流子密度和电导率）。
[0102] X-