KR101816536B1 - Electrochromic device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기변색소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 은 나노 와이어가 분산된 전기 변색 물질층을 구비함으로써, 전기 변색 속도가 현저하게 개선된 전기변색소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrochromic device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an electrochromic device having a electrochromic material layer in which silver nanowires are dispersed, .
Description
본 발명은 전기변색소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 전기 변색 속도가 현저하게 개선된 전기변색소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an electrochromic device and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to an electrochromic device having a significantly improved electrochromic rate and a method of manufacturing the same.
전기 변색 소자(Elctrochromic devices)는 전기장의 인가에 따라 전기적인 산화-환원 반응이 진행되어 전기 변색 물질의 색상이 변화하는 원리를 이용하여 광투과 특성을 변경하는 소자이다. 이는 휴대폰, 캠코더, 노트북 등의 표시 소자는 물론 자동차용 룸미러, 창호용 스마트 윈도우(smart window) 등에도 광범위하게 이용되고 있다.Elctrochromic devices are devices that change the light transmission characteristics by using the principle that the electric oxidation-reduction reaction proceeds according to the application of the electric field to change the color of the electrochromic material. This is widely used not only for display devices such as mobile phones, camcorders, notebooks, but also for automobile room mirrors and window smart windows.
일반적으로 전기 변색 소자는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 기재(11, 21) 상에 투명 도전층(12, 22)이 형성되어 전기장이 인가되는 제1 및 제2 전극(10, 20)과 투명 도전층(12, 22) 상에 적층되고 인가된 전류에 의해 색상이 변하는 전기 변색 물질층(31, 32)을 포함하고, 이온 전도를 위한 전해질(50)과 이를 봉합하기 위한 봉합재(40)로 구성된다.1, the electrochromic device generally includes first and
전기 변색 물질층(31, 32)에 사용되는 전기 변색 물질은 유기 전기변색 물질(Organic EC material), 무기 전기변색 물질(Inorganic EC material), 및 유기-무기 하이브리드 변색 물질로 나눌 수 있다. 대표적인 유기 전기변색 물질로서는 폴리아닐린(Polyaniline) 등이 있는데, 이러한 유기 물질의 경우 장기 안정성이 무기 물질에 비하여 떨어져서 수명이 비교적 짧다는 단점이 있다. 대표적인 무기 전기변색 물질로서는 WO3, NiOxHy, Nb2O5, V2O5, TiO2, MoO3 등이 있는데, 이러한 무기 전기변색 물질은 상기한 바와 같이 일반적으로 금속산화물 형태를 가진다. 무기 전기 변색 물질 중 가장 대표적인 것은 WO3로서, 전해질 속의 이온이나 전자와 반응하여 다음의 과정을 거쳐서 변색된다.The electrochromic material used in the
WO3(bleaching, 투명) + xe- + xM+ ⇔ MxWO3 (coloration, 진한청색)WO 3 (bleaching, transparent) + xe - + xM + MxWO 3 (coloration, deep blue)
여기서, M은 리튬이나 프로톤, 칼슘 등을 나타내며 대표적으로는 리튬을 가장 많이 사용한다. 리튬 이온(Lithium Ion)은 WO3와 반응함으로써 위와 같은 전기 변색효과를 가지게 된다. 리튬 이온을 공급하기 위하여 전기변색 소자에는 전해질이 필요한데, 상업용으로 사용되는 액체 전해질과 고체 고분자 전해질이 이용될 수 있다. 수용액형 전해질로는 1M H2SO4 수용액, 1M LiOH 수용액, 1M LiClO4수용액, 1M KOH 수용액 등이 있고, 무기계 수화물로는 Ta2O5·3.92H2O, Sb2O5·4H2O등이 있으며, 고체 고분자 전해질로는 Poly-AMPS, Poly(VAP), Modified PEO/LiCF3SO3 등이 사용되고 있다.Here, M represents lithium, proton, calcium and the like, and lithium is used most typically. Lithium ion reacts with WO 3 to have the above-described electrochromic effect. Electrochromic devices require an electrolyte to supply lithium ions, and liquid electrolytes and solid polymer electrolytes used for commercial purposes can be used. Examples of the aqueous electrolyte include 1M H 2 SO 4 aqueous solution, 1M LiOH aqueous solution, 1M LiClO 4 aqueous solution and 1M KOH aqueous solution, and inorganic hydrates include Ta 2 O 5 · 3.92H 2 O, Sb 2 O 5 · 4H 2 O , And poly-AMPS, poly (VAP) and modified PEO / LiCF 3 SO 3 are used as the solid polymer electrolyte.
그러나, 상기와 같은 무기 전기변색 물질은 변색 상태가 비교적 오래 지속되는 메모리 효과가 우수하지만, 일반적으로 졸(sol) 상태로 전극에 코팅되거나 증착 등의 방법에 의하여 전기변색 물질이 박막 형태로 전극에 코팅되기 때문에 비다공성 막구조가 형성되어 전해질과의 접촉이 원활하지 않아 변색과 탈색 속도가 느리다는 단점이 있다. 특히 탈색 속도가 떨어져 서 탈색 후에 잔상이 남아 있어 투명도가 떨어지는 문제가 있기 때문에, 신속한 응답성이 요구되는 전기변색 소자에는 사용이 제한되는 단점이 있다.However, the inorganic electrochromic materials as described above are excellent in the memory effect that the discoloration state is relatively long. However, in general, the electrochromic materials are coated on the electrodes in a sol state or the electrochromic material is deposited on the electrodes The nonporous film structure is formed, and the contact with the electrolyte is not smooth, resulting in a disadvantage that discoloration and discoloration rate are slow. In particular, since the decolorization speed is low, there is a problem that the afterglow remains after decolorization and the transparency is lowered. Therefore, there is a disadvantage that its use is limited to an electrochromic device requiring fast response.
따라서, 이러한 무기 전기 변색 물질의 특성을 개량하기 위한 다양한 연구들이 소개되었다. 예를 들어, 한국공개특허공보 2000-0055936호에는 특정 식각 용액에 식각이 잘되지 않는 산화텅스텐과 식각이 잘되는 나노 크기의 실리카 물질을 혼합하여 박막을 형성하고 여기에 나노 크기의 입자를 식각함으로써 보이드(void)를 가지는 다공성 변색물질 층을 제작하는 것에 대하여 기재하고 있다. 상기 산화텅스텐 전기변색층에 형성된 공극의 존재로 인하여 반응 표면적이 넓어지고 또한 이온의 이동속도가 증가되어 변색 속도가 향상됨과 함께 진한 색농도를 구현할 수 있다. Therefore, various studies have been introduced to improve the properties of such inorganic electrochromic materials. For example, Korean Unexamined Patent Application Publication No. 2000-0055936 discloses a method of forming a thin film by mixing tungsten oxide, which is not etched in a specific etching solution, and a nano-sized silica material that is well etched and etching a nano- discloses a method of fabricating a porous color fading material layer having voids. Due to the existence of the voids formed in the tungsten oxide electrochromic layer, the reaction surface area is widened and the ion migration rate is increased, so that the coloring speed is improved and the dark color density can be realized.
그러나, 이와 같은 다공성 산화텅스텐의 제작을 위해서는 균일한 식각 공정이 필요한데, 식각이 균일하지 않을 경우 색농도의 차이를 가져와 표면 상태의 투과도를 저해하거나 이미지의 선명도를 떨어뜨릴 수 있다.
However, in order to fabricate such porous tungsten oxide, a uniform etching process is required. If the etching is not uniform, there is a difference in color density, which may hinder the transparency of the surface state or reduce the sharpness of the image.
본 발명은 전기 변색 속도가 향상된 전기변색소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an electrochromic device having improved electrochromic rate.
본 발명은 간단한 방법으로 전기 변색 속도가 향상된 전기변색소자를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
An object of the present invention is to provide a method for producing an electrochromic device having an improved electrochromic rate by a simple method.
1. 은 나노 와이어가 분산된 전기 변색 물질층을 구비한 전기 변색 소자.1. An electrochromic device comprising a layer of an electrochromic material in which silver nanowires are dispersed.
2. 위 1에 있어서, 은 나노 와이어는 두께가 2-200nm 이고 길이가 5-100㎛인 전기 변색 소자.2. The electrochromic device according to 1 above, wherein the silver nanowire has a thickness of 2 to 200 nm and a length of 5 to 100 μm.
3. 위 1에 있어서, 전기 변색 물질 100 중량부에 대하여 은 나노 와이어 10 내지 300 중량부를 포함하는 전기 변색 물질층을 구비한 전기 변색 소자.3. The electrochromic device according to 1 above, wherein the electrochromic device comprises a layer of an electrochromic material including 10 to 300 parts by weight of silver nanowires per 100 parts by weight of the electrochromic material.
4. 위 1에 있어서, 전기 변색 물질 100 중량부에 대하여 은 나노 와이어 50 내지 250 중량부를 포함하는 전기 변색 물질층을 구비한 전기 변색 소자.4. The electrochromic device according to item 1 above, wherein the electrochromic material layer comprises 50 to 250 parts by weight of silver nanowires per 100 parts by weight of the electrochromic material.
5. 위 1에 있어서, 전기 변색 물질은 텅스텐, 니켈, 니오브, 바나듐, 티타늄, 몰리브덴, 알루미늄, 규소, 지르코늄, 세륨, 아연 및 이트륨으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 금속의 산화물인 전기 변색 소자.5. The electrochromic device according to item 1, wherein the electrochromic material is an oxide of a metal selected from the group consisting of tungsten, nickel, niobium, vanadium, titanium, molybdenum, aluminum, silicon, zirconium, cerium, .
6. 전기 변색 물질의 졸(sol) 용액에 은 나노 와이어를 혼합한 후, 이를 전극 기판 상에 도포하고 열처리하여 위 1의 전기 변색 물질층을 얻는 공정을 포함하는 전기변색 소자의 제조방법.6. A method for manufacturing an electrochromic device, comprising: mixing a silver nanowire in a sol solution of an electrochromic material, applying the silver nanowire on an electrode substrate, and subjecting the silver nanowire to heat treatment to obtain a layer of the electrochromic material above.
7. 위 6에 있어서, 전기 변색 물질의 졸 용액은 금속의 옥시클로라이드 또는 알콕사이드 화합물을 에탄올과 과산화수소의 혼합용액 또는 이소프로판알콜에 첨가하여 제조되는 전기 변색 소자의 제조방법.7. The electrochromic device according to claim 6, wherein the sol solution of the electrochromic material is prepared by adding an oxychloride or an alkoxide compound of a metal to a mixed solution of ethanol and hydrogen peroxide or isopropanol.
8. 위 7에 있어서, 금속은 텅스텐, 니켈, 니오브, 바나듐, 티타늄, 몰리브덴, 알루미늄, 규소, 지르코늄, 세륨, 아연 및 이트륨으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 금속인 전기 변색 소자의 제조방법.8. The method for producing an electrochromic device according to 7 above, wherein the metal is at least one selected from the group consisting of tungsten, nickel, niobium, vanadium, titanium, molybdenum, aluminum, silicon, zirconium, cerium, zinc and yttrium.
9. 위 6에 있어서, 은 나노 와이어는 두께가 2-200nm 이고 길이가 5-100㎛인 전기 변색 소자의 제조방법.9. The method of producing an electrochromic device according to 6 above, wherein the silver nanowire has a thickness of 2 to 200 nm and a length of 5 to 100 m.
10. 위 6에 있어서, 열처리는 100-200℃의 온도로 수행되는 전기 변색 소자의 제조방법.
10. The method for producing an electrochromic device according to 6 above, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 100-200 占 폚.
본 발명의 전기 변색 소자는, 우수한 전기전도도를 가짐으로써 전기 변색 속도가 현저하게 빠르다.The electrochromic device of the present invention has an excellent electrical conductivity and thus has a remarkably high electrochromic rate.
본 발명의 전기 변색 소자는 우수한 투과도를 갖는다.The electrochromic device of the present invention has an excellent transmittance.
본 발명의 전기 변색 소자는 간단한 제조방법을 통해 제조가 가능하므로, 재현성이 뛰어나고 경제성이 높다.
Since the electrochromic device of the present invention can be manufactured through a simple manufacturing method, the electrochromic device is excellent in reproducibility and economical efficiency.
도 1은 전기 변색 소자의 개략적인 구성을 나타내는 수직 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 전기 변색 물질층의 전자 현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 비교예 1에 따라 제조된 전기 변색 물질층의 전자 현미경 사진이다. 1 is a vertical sectional view showing a schematic configuration of an electrochromic device.
2 is an electron micrograph of a layer of an electrochromic material prepared according to Example 1 of the present invention.
3 is an electron micrograph of a layer of an electrochromic material prepared according to Comparative Example 1 of the present invention.
본 발명은 은 나노 와이어가 분산된 전기 변색 물질층을 구비함으로써, 전기 변색 속도가 현저하게 개선된 전기변색소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an electrochromic device having a layer of an electrochromic material in which silver nanowires are dispersed, thereby significantly improving an electrochromic rate and a method of manufacturing the electrochromic device.
이하, 본 발명은 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
도 1에는 본 발명의 전기 변색 소자는 전기 변색 물질층(31, 32)에 은 나노 와이어가 분산된 것을 특징으로 한다. 1, the electrochromic device of the present invention is characterized in that silver nanowires are dispersed in the
본 발명에 따른 전기 변색 물질층(31, 32)은 층 내부에 은 나노 와이어를 포함함으로써 현저하게 향상된 전기전도도를 가지며 그에 따라 전기 변색 속도가 현저하게 향상된다. 은 나노 와이어는 전기 변색 물질층(31, 32) 내부에 전체적으로, 바람직하게는 균일하게 분산될수록 전기전도도의 향상 효과가 우수하고, 신뢰성있는 성능이 구현될 수 있다.The
본 발명에서 사용되는 은 나노 와이어는 당분야에서 사용되는 은 나노 와이어라면 특별한 제한없이 사용될 수 있다. 본 발명에 있어서 은 나노 와이어란 그 두께가 수 나노에서 수백 나노미터인 와이어 형태의 은 물질을 의미한다. 보다 구체적으로는, 두께가 2-200nm 이고 길이가 5-100㎛일 수 있으나, 이는 단지 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.The silver nanowires used in the present invention can be used without any particular limitation as long as they are silver nanowires used in the art. In the present invention, a silver nanowire means a wire-shaped silver material whose thickness is several nanometers to several hundred nanometers. More specifically, the thickness may be 2 to 200 nm and the length may be 5 to 100 占 퐉, but this is merely an example, and the present invention is not limited thereto.
본 발명에 있어서, 전기 변색 물질층(31, 32) 내부의 은 나노 와이어는 전기 변색 물질 100 중량부에 대하여 10 내지 300중량부, 바람직하게는 50 내지 250중량부로 포함될 수 있다. 은 나노 와이어의 함량이 10 중량부 미만이면 전기전도도 개선 효과가 미미하고, 300 중량부를 초과하면 은 나노 와이어의 분산도 및 전기변색 효율이 저하되며, 전기변색 층의 투과도 역시 저하된다.In the present invention, the silver nanowires in the
본 발명에 있어서, 전기 변색 물질은 당분야에서 사용되는 전기 변색 물질이라면 특별한 제한없이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 금속 산화물인 무기계 전기 변색 물질을 사용할 수 있다. 이러한 금속 산화물의 예로는, 텅스텐, 니켈, 니오브, 바나듐, 티타늄, 몰리브덴, 알루미늄, 규소, 지르코늄, 세륨, 아연, 이트륨 등의 금속의 산화물을 적어도 1종 이상 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the electrochromic material may be an electrochromic material used in the art without any particular limitation, and preferably an inorganic electrochromic material which is a metal oxide may be used. Examples of such metal oxides include, but are not limited to, oxides of metals such as tungsten, nickel, niobium, vanadium, titanium, molybdenum, aluminum, silicon, zirconium, cerium, zinc and yttrium.
예를 들어, 전기 변색 물질 중에서 WO3는 환원반응에 의해 착색되는 물질이고, NiO는 산화반응에 의해 착색되는 물질이다. 이와 같은 무기 금속 산화물을 포함하는 전기 변색 소자에서 전기 변색이 일어나는 전기화학적 메커니즘은 전술한 반응식과 같다. 구체적으로, 전기 변색 소자에 전압을 인가하면 전해질 내에 포함되어 있는 양성자(H+) 또는 리튬 이온(Li+)이 전류의 극성에 따라 전기 변색 물질로 삽입 또는 탈리되며, 이때 화합물 내의 전하 중성 조건을 만족시키기 위하여 전기 변색 물질에 포함된 전이금속의 산화수가 변화함으로써 전기 변색 물질 자체의 광학적 특성이 변화하게 된다. 따라서, 전기 변색 물질층(31, 32)에 사용되는 구체적인 전기 변색 물질은 필요에 따라 적절하게 선택할 수 있다.For example, among electrochromic materials, WO 3 is a substance that is colored by a reduction reaction, and NiO is a substance that is colored by an oxidation reaction. The electrochemical mechanism in which electrochromism occurs in an electrochromic device containing such an inorganic metal oxide is the same as the above-mentioned reaction formula. Specifically, when a voltage is applied to the electrochromic device, the proton (H + ) or lithium ion (Li + ) contained in the electrolyte is inserted or eliminated as an electrochromic material depending on the polarity of the electric current. The optical properties of the electrochromic material itself are changed by changing the oxidation number of the transition metal contained in the electrochromic material. Therefore, the specific electrochromic material used for the electrochromic material layers 31 and 32 can be appropriately selected as needed.
본 발명의 전기 변색 소자는 전술한 전기 변색 물질층(31, 32)을 포함하여 이루어진다. 도 1을 참조하여 본 발명의 전기 변색 소자의 일 구현예를 설명하면 다음과 같다.The electrochromic device of the present invention comprises the electrochromic material layers 31 and 32 described above. An embodiment of the electrochromic device of the present invention will be described with reference to FIG.
제1 전극(10) 및 제2 전극(20)은 기재(11, 21) 상에 투명 도전층(12, 22)이 형성된 구조의 것일 수 있다.The
기재(11, 21) 및 투명 도전층(12, 22)은 당 분야에서 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 기재(11, 21)로는 유리, 투명 플라스틱(고분자) 등을 들 수 있으며, 투명 도전층(12, 22)을 형성하기 위한 도전성 물질로는 ITO(indium doped tin oxide), ATO(antimony doped tin oxide), FTO(fluorine doped tin oxide), IZO(Indium doped zinc oxide), ZnO 등을 들 수 있다. 기재(11, 21) 상에 도전성 물질을 스퍼터링, 전자빔 증착, 화학기상증착, 졸-겔 코팅법 등의 공지된 방법으로 코팅하여 투명 도전층(12, 22)을 형성할 수 있다.The
전기 변색 물질층(31, 32)는 전술한 본 발명에 따른 전기 변색 물질층(31, 32)을 사용한다. 이 경우, 전기 변색 물질층은 필요에 따라 2개층에 적용되는 전기 변색 물질의 구체적인 종류가 동일할 수도 있고 다를 수도 있으며, 은 나노 와이어의 함량도 본 발명의 범위 내에서 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.The electrochromic material layers 31 and 32 use the above-described electrochromic material layers 31 and 32 according to the present invention. In this case, the electrochromic material layer may have the same or different specific types of electrochromic materials applied to the two layers as necessary, and the silver nanowires may be the same or different within the scope of the present invention .
전해질(50)은 당분야에서 사용되는 전해질이 특별한 제한없이 채택될 수 있다. 전해질로는 액체 전해질과 고체 고분자 전해질이 이용될 수 있다. 고체 고분자 전해질은 고체 상태에서 이온을 전달할 수 있는 물질로 액체 전해질과는 달리 소자의 제작시, 액체의 누수 (leakage)와 같은 문제점이 없으므로 환경 친화적이며, 박막화가 가능하여 원하는 모든 형태로 제작이 가능하다는 장점이 있다.The electrolyte (50) can be employed without any particular limitation on the electrolyte used in the art. As the electrolyte, a liquid electrolyte and a solid polymer electrolyte may be used. Solid polymer electrolyte is a substance that can transfer ions in solid state. Unlike liquid electrolyte, it does not have problems such as leakage of liquid when manufacturing device, so it is environment-friendly and it can be made into any desired shape by being thinner. .
액체형 전해질로는 H2SO4 수용액, LiOH 수용액, LiClO4 수용액, CF3SO3Li 수용액, KOH 수용액 등이 있고, 무기계 수화물로는 Ta2O5·3.92H2O, Sb2O5·4H2O 등이 있으며, 고체 고분자 전해질로는 Poly-AMPS, Poly(VAP), Modified PEO/LiCF3SO3 등이 사용되고 있다. 당업자라면 필요에 따라 상기 제시된 전해질 외에 다른 다양한 전해질을 선택하여 사용할 수 있다.Examples of the liquid type electrolyte include H 2 SO 4 aqueous solution, LiOH aqueous solution, LiClO 4 aqueous solution, CF 3 SO 3 Li aqueous solution and KOH aqueous solution. Examples of the inorganic hydrate include Ta 2 O 5 · 3.92H 2 O, Sb 2 O 5 · 4H 2 O. Poly-AMPS, poly (VAP) and modified PEO / LiCF 3 SO 3 are used as the solid polymer electrolyte. Those skilled in the art will be able to select and use various electrolytes other than the electrolytes described above as needed.
이하에서는 본 발명의 전기 변색 소자의 제조방법의 일 구현예를 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, one embodiment of the method of manufacturing an electrochromic device of the present invention will be described in detail.
제1 전극(10) 및 제2 전극(20)은 전술한 바와 같이, 기재(11, 21) 상에 투명 도전성 물질을 스퍼터링, 전자빔 증착, 화학기상증착, 졸-겔 코팅법 등의 공지된 방법으로 코팅하여 제조할 수 있다.As described above, the
본 발명에 따른 전기 변색 물질층(31, 32)는 바람직하게는 졸-겔법으로 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 졸-겔법을 설명하면 다음과 같다.The electrochromic material layers 31 and 32 according to the present invention can be preferably formed by a sol-gel method. The sol-gel method according to the present invention is described as follows.
먼저, 전기 변색 물질의 졸 용액을 제조한다. 전기 변색 물질의 졸 용액을 제조하기 위해서는 방법으로는, (a) 금속의 옥시클로라이드 또는 알콕사이드(예: 탄소수 1-10) 화합물을 에탄올과 과산화수소의 혼합용액 또는 이소프로판알콜에 첨가하는 방법을 채택할 수 있다. 또 다른 방법으로는, (b) 금속의 산화물 분말을 적절한 용매에 첨가하는 방법을 채택할 수 있다. 구체적인 금속 산화물의 종류에 따라 적절한 용매는 당분야에 알려진 것을 사용할 수 있다. 예를 들어 산화텅스텐의 경우에는 과산화수소를 사용할 수 있으며, 산화니켈의 경우에는 2-메톡시에탄올에 소량의 염산을 첨가한 용액을 사용할 수 있다. 산화텅스텐 분말을 과산화수소에 넣고 반응시키면 수소가 발생하면서 산화텅스텐 졸 용액(이소-폴리 텅스텐산 전구물질)이 만들어지고 과산화수소는 물분자로 분해가 된다. First, a sol solution of an electrochromic material is prepared. To prepare a sol solution of an electrochromic material, a method of (a) adding a metal oxychloride or an alkoxide (for example, a carbon number of 1-10) compound to a mixed solution of ethanol and hydrogen peroxide or isopropanol . As another method, (b) a method of adding an oxide powder of a metal to an appropriate solvent can be adopted. Depending on the kind of the specific metal oxide, a suitable solvent may be used as is known in the art. For example, hydrogen peroxide may be used in the case of tungsten oxide, and a solution in which a small amount of hydrochloric acid is added to 2-methoxyethanol in the case of nickel oxide. When the tungsten oxide powder is reacted with hydrogen peroxide, a hydrogen tungsten oxide sol (iso-poly tungstate precursor) is produced while hydrogen peroxide is decomposed into water molecules.
전술한 방법들에 있어서, 금속은 텅스텐, 니켈, 니오브, 바나듐, 티타늄, 몰리브덴, 알루미늄, 규소, 지르코늄, 세륨, 아연 및 이트륨으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 금속일 수 있다.In the above-described methods, the metal may be at least one metal selected from the group consisting of tungsten, nickel, niobium, vanadium, titanium, molybdenum, aluminum, silicon, zirconium, cerium, zinc and yttrium.
전기 변색 물질의 졸 용액이 얻어지면, 은 나노 와이어를 미리 정해진 함량으로 첨가하고 균일하게 혼합한다. When a sol solution of the electrochromic material is obtained, silver nanowires are added in a predetermined amount and uniformly mixed.
은 나노 와이어가 혼합된 전기 변색 물질의 졸 용액을 전극 기판 상에 도포한다. 도포 방법은 당분야에 알려진 방법을 채택할 수 있으며, 예를 들면 스핀 코팅, 스프레이코팅 또는 디핑(Dipping)법 등이 있다.A sol solution of an electrochromic material mixed with nanowires is applied on the electrode substrate. As a coating method, a method known in the art can be adopted, and for example, a spin coating method, a spray coating method, or a dipping method can be used.
졸 용액의 도포 후에는 열처리 공정을 통해 본 발명에 따른 전기 변색 물질층(31, 32)을 얻을 수 있다. 상기 열처리는 100-200℃의 온도로 수행될 수 있다. 이러한 열처리를 통해 용매가 제거되고 졸 용액은 응집되어 겔 박막이 형성된다. 이때, 200℃ 이상의 온도에서 열처리를 할 경우, 전기 변색 물질층(31, 32)의 결정화가 일어나기 시작하여 막의 전기변색 특성을 저하시킬 수 있으므로, 가능한 한 낮은 온도에서 열처리하여 금속산화물이 비정질 상태로 남아있도록 하는 것이 바람직하다.After the application of the sol solution, the electrochromic material layers 31 and 32 according to the present invention can be obtained through a heat treatment process. The heat treatment may be performed at a temperature of 100-200 占 폚. Through this heat treatment, the solvent is removed and the sol solution is agglomerated to form a gel thin film. At this time, crystallization of the electrochromic material layers 31 and 32 may start to occur when the heat treatment is performed at a temperature of 200 ° C or more to lower the electrochromic characteristics of the film. Therefore, the metal oxide is thermally treated at a temperature as low as possible, It is desirable to remain.
전기 변색 물질층(31, 32)이 형성된 하판과 상판 사이에 전해질(50)을 채워 넣는다. 이어, 수분이 포함되어있지 않은 비활성분위기 가스분위기에서 볼 스페이서가 첨가된 봉합재(40)로 밀봉(sealing)을 한 후 전기 변색 소자를 제조할 수 있다.
The
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to be illustrative of the invention and are not intended to limit the scope of the claims. It will be apparent to those skilled in the art that such variations and modifications are within the scope of the appended claims.
실시예Example
하기 표 1에 기재된 성분 및 조성(단위는 중량부)으로 전기 변색 물질층 형성용 코팅용액을 제조하였다. 제조된 코팅용액을 투명 전극 기판 상에 도포한 후 150℃에서 50분 건조시켰다. 상기와 같이 제조된 산화 텅스텐 전극을 산화 니켈 상대 전극과 합착한 후, 하기 표 1에 기재된 전해질을 주입하고, 밀봉하였다.A coating solution for forming an electrochromic material layer was prepared from the components and compositions (unit: parts by weight) shown in Table 1 below. The prepared coating solution was coated on the transparent electrode substrate and dried at 150 ° C for 50 minutes. The prepared tungsten oxide electrode was bonded to a nickel oxide counter electrode, and the electrolyte shown in Table 1 was injected and sealed.
이소프로판알코올Tungsten oxychloride /
Isopropanol
은 나노 와이어: N&B사
액체 전해질: LiClO4/감마-부티로락톤
고체 전해질: LIPF6/에틸렌 카보네이트/폴리에틸렌글리콜(PEG) 600(5%)
Silver nanowires: N & B Corp.
Liquid electrolyte: LiClO 4 / gamma-butyrolactone
Solid electrolyte: LIPF 6 / ethylene carbonate / polyethylene glycol (PEG) 600 (5%)
도 2에는 실시예 1에서 제조된 전기 변색 물질층의 전자 현미경 사진을, 도 3에는 비교예 1에서 제조된 전기 변색 물질층의 전자 현미경 사진을 나타었다. 도 3과 비교하면, 도 2에는 은 나노 와이어(원 안)가 존재하고 있음을 확인할 수 있다.
FIG. 2 is an electron micrograph of the electrochromic material layer prepared in Example 1, and FIG. 3 is an electron micrograph of the electrochromic material layer prepared in Comparative Example 1. Compared with FIG. 3, it can be seen that silver nanowires (circles) are present in FIG.
시험예Test Example
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 2에서 제조된 전기 변색 소자를 이용하여 전기 변색 소자의 물성을 하기 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The properties of the electrochromic device using the electrochromic devices prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 were measured by the following methods, and the results are shown in Table 2 below.
1. 전기변색 소자의 응답속도(투과도(%)/초(s)) 측정1. Measurement of the response speed (transmittance (%) / second (s)) of the electrochromic device
응답 속도의 측정은 응답 속도 측정기(엠케이테크사)를 사용하여, 전기적 신호에 따른 투과도를 측정하였다. 작동 전압은 3V 내지 -3V로 하여 20초 간격으로 소자를 on/off 하면서 투과도를 측정하였다.The response speed was measured using a response speed meter (MK Tech Co., Ltd.), and the transmittance according to an electrical signal was measured. The operating voltage was 3 V to -3 V, and the transmittance was measured while turning on / off the device at intervals of 20 seconds.
2. 전기 변색(착색/2. Electrochromism (staining / 소색Decoloration ) 시 투과도(%)) Transmittance (%)
전기 변색 소자의 전기 변색(착색/소색) 시험을 2시간 이상 진행한 후 400㎚에서의 투과도를 측정하였다. 이때, 착색 시 반사도가 37% 이하이고, 착색/소색 시 투과도 값의 차이가 클수록 양호한 것으로 판정하였다.The electrochromic device (coloring / decoloring) test of the electrochromic device was conducted for 2 hours or more, and the transmittance at 400 nm was measured. At this time, it was judged that the degree of reflectance at the time of coloring was not more than 37% and that the greater the difference in the transmittance value at the time of coloring / quenching, the better.
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예들의 전기 변색 소자의 응답 속도와 투과도가 비교예들에 비해 우수한 것을 확인할 수 있다. 특히, 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용할 경우 응답속도와 투과도의 저하가 관찰되는데, 고체 전해질을 사용한 실시예 5 및 6의 경우에는 액체 전해질을 사용한 비교예 1보다도 응답속도 및 투과도가 우수한 것을 확인할 수 있다.
As shown in Table 2, it can be seen that the response speed and transmittance of the electrochromic devices of the examples are superior to those of the comparative examples. Particularly, when a solid electrolyte is used in place of the liquid electrolyte, a decrease in response speed and permeability is observed. In Examples 5 and 6 using a solid electrolyte, it is confirmed that the response speed and the permeability are superior to those of Comparative Example 1 using a liquid electrolyte .
10: 제1 전극 20: 제2 전극
11, 21: 기재 12, 22: 투명 도전층
31, 32: 전기 변색 물질층
40: 봉합재 50: 전해질10: first electrode 20: second electrode
11, 21:
31, 32: electrochromic material layer
40: Seal material 50: Electrolyte
Claims (10)
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각의 표면 상에 형성되며, 무기 금속 산화물을 포함하는 전기 변색 물질 및 은 나노 와이어가 함께 혼합되어 형성된 전기 변색 물질층들; 및
상기 전기 변색 물질층들 사이에 주입된 전해질을 포함하는, 전기 변색 소자.
A first electrode and a second electrode facing each other;
Electrochromic material layers formed on the surfaces of the first electrode and the second electrode, the electrochromic material layers formed by mixing electrochromic material and silver nanowire including inorganic metal oxide together; And
And an electrolyte injected between the electrochromic material layers.
The electrochromic device according to claim 1, wherein the silver nanowire has a thickness of 2 to 200 nm and a length of 5 to 100 μm.
The electrochromic device according to claim 1, comprising an electrochromic material layer comprising 10 to 300 parts by weight of silver nanowires per 100 parts by weight of the electrochromic material.
The electrochromic device according to claim 1, comprising an electrochromic material layer comprising 50 to 250 parts by weight of silver nanowires per 100 parts by weight of the electrochromic material.
The electrochromic device according to claim 1, wherein the electrochromic material is an oxide of a metal selected from the group consisting of tungsten, nickel, niobium, vanadium, titanium, molybdenum, aluminum, silicon, zirconium, cerium, zinc and yttrium.
무기 금속 산화물을 포함하는 전기 변색 물질 및 은 나노 와이어가 함께 혼합된 졸(sol) 용액을 제조하는 단계;
상기 졸 용액을 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각에 도포 및 열처리하여 전기 변색 물질층을 형성하는 단계; 및
상기 전기 변색 물질층이 형성된 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 전해질을 채우는 단계를 포함하는, 전기변색 소자의 제조방법.
Preparing a first electrode and a second electrode;
Preparing a sol solution in which an electrochromic material containing an inorganic metal oxide and silver nanowires are mixed together;
Applying and heat-treating the sol solution to the first electrode and the second electrode to form an electrochromic material layer; And
And filling the electrolyte between the first electrode and the second electrode on which the electrochromic material layer is formed.
7. The electrochromic device according to claim 6, wherein the sol solution of the electrochromic material is prepared by adding oxychloride or an alkoxide compound of a metal to a mixed solution of ethanol and hydrogen peroxide or isopropanol.
The method of manufacturing an electrochromic device according to claim 7, wherein the metal is at least one selected from the group consisting of tungsten, nickel, niobium, vanadium, titanium, molybdenum, aluminum, silicon, zirconium, cerium, zinc and yttrium.
7. The method of manufacturing an electrochromic device according to claim 6, wherein the silver nanowire has a thickness of 2 to 200 nm and a length of 5 to 100 m.
7. The method of manufacturing an electrochromic device according to claim 6, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 100-200 占 폚.
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