KR19990077807A - 전기 발색 시스템용 이온 저장층의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기 발색층 시스템을 위하여 바나듐 산화물 또는 니오븀 산화물, 또는 리튬 이온을 포함하는 바나듐 산화물 또는 니오븀 산화물로부터 이온 저장층을 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 이온 저장층은 40 내지 150 ℃의 온도 범위 내에서 졸-겔 방법에 의해 기판 상의 수용액으로부터 제조한다.
Description
본 발명은 빛에 대하여 조절 가능한 투명도를 갖는 전기 발색 시스템을 위한 이온 저장층의 제조 방법에 관한 것이다.
전자기 광선에 대한 차량 윈도우의 투명도를 조절하는 것이 지금까지는 불가능했었다. 지금까지는, 전기 발색 유리만이 안경에 사용되어 투광도만 비교적 적게 변화되는 특성이 있었다. 건물에서의 윈도우는 지금까지 커튼, 셔터, 롤러 또는 다른 이동식 기계적 요소를 사용하여 차광되어왔다.
따라서, 전기 발색 장치를 다양하게 응용할 수 있다. 요약하면, 다음과 같다:
1. 차량 유리 (윈도우 또는 자동차의 채광창)
전기 발색 장치는 태양 또는 자동차에서의 눈부심을 보호하는데 적합하다. 전방, 측방 및 후방의 윈도우 또는 유리 지붕이 포함될 수 있다. 암색화 (darkening) 정도는 연속적으로 및 구획별로 운전자의 필요성, 태양의 위치 및 현 운전 상황에 따라 맞출 수 있다. 컴퓨터로 통제된 조절 시스템으로의 통합이 가능하다.
활성 요소와 라미네이트된 유리 단위의 조합물, 예를 들면 필름 시스템을 안전 윈도우에 적용하는 것이 또다른 방법이다.
윈도우의 투명도는 수동으로 또는 자동으로 조절할 수 있으며, 이것은 야간 주행 동안 눈부심을 효과적으로 보호하고, 터널 및 다층식/지하 자동차 주차장으로 들어가거나 나올 경우 밝기 정도를 자동으로 조절하며, 자동차 내부로의 시각을 차단함으로써 주차된 자동차의 파괴 및 절도를 방지하기 위하여 사용될 수 있다. 특히 차량이 주차된 경우, 여름에 차량 내부의 과도한 가열이 방지될 수 있다 (유럽 특허 공개 제0 272 428호 참조).
2. 건물의 유리 (전기 발색 윈도우)
건물에서, 전기 발색 시스템은 태양광 (가시 광선 스펙트럼 영역) 및 열 (IR 영역)에 대한 조절 가능한 보호 형태로서 및 시각적 스크리닝으로서 (가시 광선 스펙트럼 영역) 건물, 주거실, 작업실 또는 온실의 윈도우 및 채광창을 암색화시키는데 사용하기에 적합하다. 침입에 대한 보호를 위해, 은행 계산대의 유리 또는 상점 윈도우는 버튼을 눌러 암색화시킬 수 있다. 유리문은 상해를 방지하기 위해 사람이 접근할 때 자동적으로 시각화될 수 있다. 또한, 사실상 모든 농도의 색을 제조하는 경우는 유리를 디자인 요소로서 건물의 정면에 포함되게 할 수 있다. 넓은 면적의 윈도우의 투명도를 조절하기 위한 에너지 소비는 특히 시스템의 기억 효과를 이용할 수 있을 경우 적으며, 에너지는 스위칭 (온/오프) 상태에서만 소비된다. 단열 유리 (K 유리)와의 결합은 "스마트" 윈도우에 의해 태양 광선의 동적 조절을 달성하는데 매우 적합하다. 따라서, 전기 발색 시스템은 공기 정화에 필요한 에너지를 조절하고 제한하는데 기여할 수 있다.
또한, 태양 모듈에 의해 시스템에 전압을 공급할 수 있다. 감광성 센서는 태양 광선의 정도를 측정할 수 있으므로 그에 따라 투광도의 정도를 조절할 수 있다.
3. 디스플레이 요소
눈에띄게 채색된 디자인 및 글자, 숫자, 기호 및 부호와 같은 임의의 목적하는 표시 (적합한 구조화 기술에 의해 제조될 수 있음)를 큰 면적으로 묘사할 수 있으므로, 광고에 적합한 매체가 제공될 수 있다. 장식적인 효과 및 정보를 제공하는 효과가 가능하다.
유리 플레이트 사이에 시스템을 배열할 수 있는 것에 더하여, 지지체로서 두 개 또는 단 하나의 투명한 플라스틱 필름을 사용하는 방법이 있다. 이것은 가변성 정보가 있는 포스터형 광고 매체를 실현할 수 있게 한다.
전기 발색 장치는 측정 도구의 시계 또는 다이얼의 문자반과 같은 소규모 디스플레이 요소, 광범위한 응용을 위한 디스플레이, 및 교통 표시, 광고 칼럼, 철도역 및 공항에서의 디스플레이와 같은 대규모 디스플레이 요소, 또는 주차 안내 시스템에 사용될 수 있다. 스포츠 회관에서의 각종 선 표시 시스템 (운동 영역 경계 등)으로서 사용할 수 있다.
이러한 시스템은 일반적으로 정보가 시각화될 수 있다면 어디에든지 사용할 수 있다.
4. 광학
광학에서, 전기 발색 시스템은 유리, 렌즈 및 다른 광학적 장치의 필터와 함께 사용되거나 단독으로 유효한 성분으로서 사용될 수 있다. 이들은 광학 검출 시스템에서 눈부심에 대한 보호용으로 사용할 수 있다. 상기 시스템은 사진 공정에서 조절 가능한 필터 시스템으로서 적합하다.
5. 거울
또한, 전기 발색 장치는 예를 들면 전압을 인가하여 암색화될 수 있는 자동차의 외부 또는 내부 배면 거울과 같이 주차 표시등 거울로서 사용될 수 있어서 운전자가 다른 차량의 헤드라이트에 의해 눈이 부시는 것을 방지한다 [예를 들면, 미국 특허 제3 280 702호, 미국 특허 제4 902 108호, 유럽 특허 공개 제0 435 689호, 미국 특허 제5 140 455호 참조]. 선행 기술에 따른 시스템 (용액 시스템)의 단점은 특히 큰 거울 (예를 들면, 화물 자동차 거울)의 경우 장기간 작동 (격리)시킨 후에 색의 균일성이 부족하다는 것이다. 중합체성 증점제를 가하여 용액 시스템의 점도를 증가시키는 것이 기재되어 있다 (예를 들면, 미국 특허 제4 902 108호).
6. EMI 차폐
또한, 전기 발색 장치는 특정 파장 범위 내에서 전자기 광선의 변조를 위한 다양한 필터 요소로서 사용될 수 있다.
통상적으로 전기 발색 장치는 한 쌍의 유리 플레이트로 이루어지며, 이들 중 하나는 거울의 경우 경면처리된다. 이들 플레이트의 한쪽면은 예를 들면 인듐-주석 산화물 (ITO)의 투명한 전기 전도성 층으로 코팅된다. 셀은 이들 플레이트를 고정시켜 제조하고, 이들의 전기 전도성 코팅면은 서로 직면하며, 플레이트 사이의 상기 셀은 전기 발색 시스템을 포함하고, 임의의 경우, 전기 발색 시스템은 이온 저장층을 포함한다. 셀을 견고하게 밀폐시킨다. 전도성 층을 사용하여, 두 개의 플레이트를 별도로 전기적으로 접촉시켜 조절할 수 있다.
상술한 선행 기술에 공지된 전기 발색 용액 시스템의 경우, 각각의 환원 및 산화 후에 화학적으로 반응되는 양이온성 유리 라디칼 또는 음이온성 유리 라디칼의 착색된 유리 라디칼을 형성하는 산화/환원 물질쌍이 용매 중에 존재한다. 이러한 산화/환원쌍의 예로는 오랜 시간 동안 공지되어 온 비올로겐 (Viologen) 시스템이 있다.
이러한 경우에 사용되는 산화/환원 물질쌍 또는 산화/환원쌍은 환원가능한 물질 및 산화가능한 물질로 제조된다. 모두 무색이거나, 약간의 색깔만을 갖는다. 전압의 작용 하에서, 한 물질은 환원되고 다른 하나는 산화되며, 적어도 하나는 공정 중에 색을 나타내게 된다. 전기를 스위칭하여 차단한 후, 두 가지 원래의 산화/환원 물질이 재형성되고, 색의 사라짐 또는 엷어짐이 동반된다.
이러한 적합한 산화/환원쌍은 환원성 물질이 주기적인 전압 전류도에서 둘 이상의 화학적으로 가역적인 환원파를 갖고, 산화성 물질은 그에 상응하게 둘 이상의 화학적으로 가역적인 산화파를 갖는 물질이라는 것이 미국 특허 제4,902,108호에 공지되어 있다. 이러한 유형의 시스템은 주로 자동차 배면 거울의 눈부심 방지에 주로 적합하다. 이들은 용액 시스템이므로, 통상적인 환경 하에서는 전기 발색 윈도우에 사용하는 것을 고려하지 않는다.
또한, 실질적인 전기 발색 산화/환원쌍이 중합체 매트릭스에 분산되어 있는 시스템이 공지되어 있다 (예를 들면, 국제 특허 공개 제WO 963475호 참조).
예를 들면, WO3, NiO 또는 IrO2와 같은 무기 전기 발색 성분의 혼합물이 공지되어 있고, 이들은 전기 발색 윈도우에서의 성분으로 적합하다 [예를 들면, 미국 특허 제5 657 149호, Electronique International No. 276, 16 (1997); Saint-Gobain 참조].
이러한 무기 전기 발색 성분은 증착, 스퍼터링 또는 졸-겔 기술에 의해서만 전도성 기판에 도포될 수 있다. 그 결과, 이러한 유형의 시스템은 제조하기가 매우 비싸다. 무기 성분을 유기 중합체 성분으로 대체하려는 노력으로서, 예를 들면 보완적인 전기 발색 물질로서 전기 전도성 중합체 폴리아닐린 (PANI) 및 WO3를 기재로 한 전기 발색 시스템이 공지되어 왔다 [예를 들면, B.P. Jelle, G. Hagen, J. Electrochem. Soc., Vol. 140, No. 12, 3560 (1993) 참조]. 또한, 무기 성분 없는 시스템을 사용하려는 시도가 행해져 왔으며, 여기서는 ITO 또는 SnO2코트 (카운터 전극)가 치환된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)에 대한 보완적인 전기 발색 성분으로서 작용하는 것으로 추측된다 (미국 특허 제5 187 608호 참조).
그러나, 이러한 종류의 전기 발색 시스템은 다수의 스위칭 주기 후에 ITO 또는 SnO2코트가 명백하게 퇴화되고 (퇴화되며), 첨가된 Li 이온의 삽입이 비가역적이기 때문에, 장치 특성을 변화시키지 않고 충분한 수의 스위칭 주기를 보장할 수 없다는 것이 밝혀졌다. 가역성을 위해 및 궁극적으로는 주기 안정성을 위해, 이온 저장층에 대한 필요성이 있었고, 지금까지는 격렬한 열처리 조건 하에서 증착, 스퍼터링 또는 졸-겔 기술에 의해서만 제조되어 왔다. 제조 조건은 플라스틱 기판의 사용을 원칙으로 한다.
본 발명의 목적은 지금까지 공지된 제조 방법의 상술한 단점을 갖지 않는 적합한 무기 이온 저장층의 제조 방법을 개발하는 것이다. 특히, 상기 제조 방법은 플라스틱 기판이 전기 발색 시스템에 사용될 수 있도록 충분히 온화해야 한다.
도 1은 V2O5이온 저장층을 사용한 본 발명에 따른 전기 발색 셀에 -1.6 V 내지 1.6 V의 전압 펄스를 인가한 후의 시간에 따른 투광도를 나타내는 그래프.
도 2는 주기 안정성 시험을 위하여 K 유리 및 졸-겔 법에 의한 V2O5이온 저장층이 있는 본 발명에 따른 전기 발색 셀에 ±1.5 V의 장방형 전압 펄스를 인가한 후의 시간에 따른 투광도를 나타내는 그래프.
도 3은 K 유리 및 졸-겔 법에 의한 V2O5이온 저장층이 있는 본 발명에 따른 전기 발색 셀의 주기적인 전압 전류도.
무기 이온 저장층은 바나듐 산화물 또는 니오븀 산화물로부터, 또는 리튬 이온을 함유하는 바나듐 산화물 또는 니오븀 산화물로부터 매우 온화한 졸-겔 방법에 의해 제조될 수 있음이 본 발명자들에 의해 밝혀졌다.
본 발명은 전기 발색층 시스템을 위하여 바나듐 산화물 또는 리튬 이온을 포함하는 바나듐 산화물로부터 이온 저장층을 제조하는 방법을 제공하며, 상기 이온 저장층은 40 내지 150 ℃의 온도 범위 내에서 졸-겔 방법에 의해 수성 용액으로부터 제조된다.
화학식 1 내지 6의 바나듐 산화물 또는 니오븀 산화물을 기재로 한 무기 이온 저장층이 바람직하다.
식 중,
x는 0.001 내지 5, 바람직하게는 0.001 내지 3의 수를 나타낸다.
이온 저장층은 매우 온화한 졸-겔 방법에 의해 제조될 수 있다.
제조 방법은 하기와 같다:
암모늄 메타바나데이트 (NH4VO3) 또는 암모늄 메타니오베이트 (NH4NbO3)의 수용액은 암모늄 양이온을 양성자로 대체하기 위하여 예를 들면 양이온 교환기를 사용하여 교반하여 처리하였다. 양이온 교환기를 여과에 의해 제거한 후, 생성되는 용액을 방치시켰다 (노화). 용액을 안정화시키는데 필요한 시간은 환경 또는 용액 온도에 따라 달라진다. 예를 들면 실온에서, 용액은 3 시간 이상 동안 방치되어야 한다. 보다 고온에서는, 예를 들면 약 30 분으로 현저하게 짧은 시간이어도 충분하다.
후속하여, 용액을 붓기, 스프레이 등에 의해 기판의 전기 전도성 측면에 도포하고, 후속하여 40 내지 150 ℃, 바람직하게는 40 내지 130 ℃의 온도에서 열처리하였다.
이러한 방식으로, 리튬 이온 삽입 및 제거 측면에서 우수한 가역성을 갖는 이온 저장층을 수득하였다.
일반적으로, 화학식 1 내지 6의 화합물은 시판되는 화합물로서 공지되어 있거나, 무기 화학의 일반적으로 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다 (예를 들면, Rompp Chemie Lexikon; Chemical Abstract 1313-96-8; Hollemann-Wiberg, Lehrbuch der organischen Chemie, 제71판 내지 제80판, Walter de Gruyter & Co., 베를린 1971, 779-781 페이지 참조].
수용액을 사용하여 기판의 습윤성을 향상시키기 위하여, 습윤제 (예를 들면, 플루오로 계면활성제)를 사용할 수도 있다.
Li 염을 노화된 용액에 가하거나, Li 염이 없는 노화된 용액을 기판에 도포한 후 열처리할 수 있으며, 열처리는 감압 하에서 또는 상압에서 수행할 수 있다.
적합하고 바람직한 Li 염은 LiClO4, LiCF3SO3, LiN(SO2CF3)2, LiCl, LiPF6이 있다. 이들 중에서, LiClO4, LiCF3SO3및 LiN(SO2CF3)2가 특히 바람직하다.
상기 화합물은 널리 공지되어 있으며, 시판되거나 무기 화학의 널리 공지된 방법으로 제조할 수 있다.
전기 발색 시스템 중의 이온 저장층을 제조하는 본 발명의 방법은 기판으로서 유리 또는 상이한 유형의 플라스틱에 적용할 수 있다.
전기 전도성 투명한 코팅 또는 거울층이 있는 종류의 투명 기판이 바람직하다.
유리, 특히 전기 발색 윈도우 (층 두께가 가요성 유리 및 얇은 유리의 경우 10 ㎛ 내지 3 ㎝임)로서 사용되는 경우의 절연 유리 이외에 특히 바람직한 물질은 폴리에스테르 [예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)], 각종 폴리카르보네이트 [예를 들면, 마크롤론 (Makrolon; 등록 상표), APEC-HT], 및 폴리시클로올레핀이 있다. 이러한 경우, 중합체성 기판이 가요성 필름으로서 또는 두꺼운 플레이트로서 사용될 수 있다. 또한, 기판은 굽은 형태일 수 있다.
또한, 플라스틱 기판은 물 및 산소에 대한 차단층을 포함할 수 있다.
본 발명의 이온 저장층의 제조 방법은 전기 발색 시스템의 전체의 제조 단계 중 하나의 제조 단계이다. 전기 발색 시스템에서, 본 발명의 제조 방법은 다양한 투광도가 있는 매체로서 전기 발색 층 구조를 제조하는 하위 단계로서 작용한다. 즉, 전기 전압의 영향 하에, 시스템의 투명도는 무색에서 착색된 상태로 통과할 때 변화된다.
또한, 본 발명은 본 발명의 제조 방법을 전기 발색 장치의 제조에 포함시킨다. 이러한 전기 발색 장치는 예를 들면 윈도우 창유리, 자동차 채광창, 자동차 배면 거울, 디스플레이 또는 광학적 요소로서 이용된다.
[실시예]
실시예 1
이온 저장층 1 (V
2
O
5
)의 제조
a) 이온 저장층 제조용 졸 용액의 제조
암모늄 바나데이트 (NH4VO3) 2.5 g을 물 25 g에 용해시키고, 이온 교환기 레바티트 (Lewatit) S100 (독일 Leverkusen 소재의 Bayer AG 제품) 37.5 g을 가하였다. 후속하여, 혼합물을 실온에서 10 분 동안 교반하였다. 급속도로 교반시키면서, 물 475 g을 추가로 가하고, 교반을 10 분 동안 계속하였다. 혼합물을 여과하고, 생성된 용액을 실온에서 24 시간 동안 방치하여 노화시켰다. 최종적으로, 습윤제 플루오르텐시드 FT 248 (독일 Leverkusen 소재의 Bayer AG 제품) 0.25 g을 가하였다. 이 용액을 사용하였다.
b) 겔 공정
실시예 1의 단계 (a)의 용액을 ITO 유리의 전도성 측면에 도포하고, 스핀 도포기 (1000 rpm에서 10 초)를 사용하여 균일한 졸 층을 제조하였다. 후속하여 60 ℃에서 24 시간 동안 열처리하였다. 형상화기를 사용하여 층 두께를 측정한 결과 10 내지 20 ㎚ 이었다.
실시예 2
이온 저장층 2 (LixV
2
O
5
)의 제조
실시예 1의 단계 (a)로부터의 용액 1g에 LiCF3SO3(Aldrich 사로부터의 리듐 트리플레이트) 0.01 g을 가하고, 혼합물을 완전히 교반하였다. 실시예 1의 단계 (b)에 기재되어 있는 바와 같이, 상기 용액을 K 유리 (FTO)의 전도성 측면에 도포하고, 100 ℃에서 2 시간 동안의 열처리 중에 실시예 1의 단계 (b)와는 달리 이미 Li 이온을 이미 함유하는 이온 저장층을 형성하였다.
실시예 3
이온 저장층 3 (V
2
O
5
)의 제조
실시예 1의 단계 (a)의 용액을 K 유리의 전도성 측면에 도포하고, 스핀 도포기 (1000 rpm에서 10 초)를 사용하여 균일한 졸 층을 제조하였다. 후속하여 100 ℃에서 24 시간 동안 열처리하였다. 형상화기를 사용하여 층 두께를 측정한 결과 10 내지 20 ㎚ 이었다.
실시예 4
이온 저장층의 시험을 위한 전기 발색 셀의 구조
· ITO 기판에 전기 발색 중합체의 도포:
베이트론 P [Baytron (등록 상표) P (Bayer AG사로부터의 전도성 중합체 PEDT/PSS 폴리에틸렌디옥시티오펜-폴리스티렌 술포네이트의 수성 분산액)]를 스핀 도포기를 사용하여 매회 1500 rpm의 회전 속도에서 15 초 동안 4회 ITO 유리 시트 (Merk-Balzers, Liechtenstein, 표면 저항 < 15 Ω/sq)의 전기 전도성 측면에 수성 용액으로부터 도포하였다. 도포하는 동안, 용매를 모발 건조기에 의해 증발시켰다.
투명하고 매우 약간만 청색을 띠는 중합체 필름을 수득하였다. 형상화기를 사용하여 층 두께를 측정한 결과 0.6 ㎛ 이었다.
· K-유리에 베이트론 P의 도포:
베이트론 P를 스핀 도포기를 사용하여 1500 rpm의 회전 속도에서 매회 15 초 동안 4회 K 유리 시트 (FTO, Flachglas 사로부터의 단열 시트, 표면 저항 ~ 20 Ω/sq)의 전기 전도성 측면에 수성 용액으로부터 도포하였다. 도포하는 동안, 용매를 모발 건조기에 의해 증발시켰다.
투명하고 매우 약간 푸른색을 띠는 중합체 필름을 수득하였다. 층 두께를 측정한 결과 0.6 ㎛ 이었다.
· 겔 전해질 1의 제조:
아세토니트릴 7.0 g, 프로필렌 카르보네이트 (건조) 2.0 g, PMMA (분자량 약 15,000) 0.7 g, CF3SO3Li (Aldrich 제품) 0.3 g의 혼합물을 제조하였다.
상기 화합물을 모두 용해시킨 후, 용액을 1회 여과하여 사용하였다.
· 겔 전해질 2의 제조:
아세토니트릴 7.0 g, 프로필렌 카르보네이트 2.0 g, 폴리에틸렌 옥사이드 (PEO; 분자량 약 200,000) 0.7 g, CF3SO3Li (Aldrich 제품) 0.3 g을 사용하여 상기의 절차를 반복하였다.
· 겔 전해질층 1의 제조:
겔 전해질 1을 스핀 도포기를 사용하여 1000 rpm에서 30 초 동안 이온 저장층 1에 도포하였다. 도포 공정 동안, 휘발성이 큰 아세토니트릴이 실질적으로 완전히 증발되면서, 층으로서 겔 전해질을 형성하였다.
· 겔 전해질층 2의 제조:
겔 전해질 2를 스핀 도포기 (1000 rpm에서 30 초)를 사용하여 이온 저장층 1에 도포하였다. 도포 공정 동안, 휘발성이 큰 아세토니트릴이 실질적으로 완전히 증발되면서, 층으로서 겔 전해질을 형성하였다.
· 겔 전해질층 3의 제조:
겔 전해질 2를 스핀 도포기 (1000 rpm에서 30 초)를 사용하여 이온 저장층 2에 도포하였다. 도포 공정 동안, 휘발성이 큰 아세토니트릴이 실질적으로 완전히 증발되면서, 층으로서 겔 전해질을 형성하였다.
· 겔 전해질층 4의 제조:
겔 전해질 2를 스핀 도포기 (1000 rpm에서 30 초)를 사용하여 이온 저장층 3에 도포하였다. 도포 공정 동안, 휘발성이 큰 아세토니트릴이 실질적으로 완전히 증발되면서, 층으로서 겔 전해질을 형성하였다.
· 완전한 전기 발색 셀 1 및 2의 완성:
겔 전해질 1 및 2를 ITO 유리 상의 이온 저장층 1에 균일하게 도포하고, 코팅된 유리를 ITO 유리 기판의 베이트론 P가 코팅된 측면과 접촉시켰다. 그 결과 실시예 5를 특징으로 하는 전기 발색 층 시스템을 수득하였다.
· 완전한 전기 발색 셀 3 및 4의 완성:
겔 전해질 2를 K 유리 상의 이온 저장층 2 및 3에 균일하게 도포하고, 코팅된 유리를 K 유리 기판의 베이트론 P가 코팅된 측면과 접촉시켰다. 그 결과 실시예 6 및 7을 특징으로 하는 전기 발색 층 시스템을 수득하였다.
실시예 5
전기 발색 셀 1 및 2 상에서의 주기 안정성 시험
실시예 4로부터의 전기 발색 셀 1 (PMMA 사용) 및 2 (PEO 사용) 각각을 1.6 V의 DC 전압을 짧은 시간 동안 인가하여 코팅된 ITO 유리의 전도성층에서 접촉시킨 후, 전기적 자극의 극성을 변화시켰다. 그 결과 셀의 주기적 착색 및 탈색을 얻었다. 동시에, 시간에 대한 셀의 투광도의 변화를 얻었다. 본 발명에 따라 제조된 이온 저장층이 있는 시스템은 (도 1과 비교했을 경우) 안정한 스위칭 거동을 나타냄이 밝혀졌다.
실시예 6
전기 발색 셀 3에서의 주기 안정성 시험
실시예 4로부터의 전기 발색 셀 3 (LixV2O5상에서 PEO 사용)을 각각의 경우 1.5 V의 DC 전압을 짧은 시간 동안 인가하여 코팅된 K 유리의 전도성층에서 접촉시킨 후, 전기적 자극의 극성을 변화시켰다. 그 결과 셀의 주기적 착색 및 탈색을 얻었다. 동시에, 시스템을 통하여 시간에 대한 셀의 투광도 및 전류의 변화를 얻었다. 본 발명에 따라 제조된 이온 저장층이 있는 시스템은 (도 2와 비교했을 경우) 안정한 스위칭 거동을 나타냄이 밝혀졌다.
실시예 7
전기 발색 셀 3 및 4의 주기적 전압 연구
실시예 4의 전기 발색 셀 3 (LixV2O5상에서 PEO 사용) 및 4 (V2O5상에서 PEO 사용)은 이들의 전류-전압 특성 곡선에서 기준 전압이 없는 2-전극 구조에서 주기적인 전압이 +2 V 및 -2 V (극성 변환)인 것을 특징으로 한다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 시스템의 전기 발색 특성 프로파일 및 스위칭 거동은 이온 저장층의 제조 조건의 선택에 따라 달라질 수 있다.
본 발명의 제조 방법에 따라 제조한 전기 발색 시스템을 위한 이온 저장층은 빛에 대하여 조절 가능한 투명도를 갖는다. 특히, 상기 제조 방법은 충분히 온화한 조건을 이용하며, 통상적인 환경 하에서 사용 가능하고, 제조 비용이 저렴하고, 장치 특성을 변화시키지 않고 충분한 수의 스위칭 주기를 가능하게 한다.
Claims (10)
- 전기 발색층 시스템을 위하여 바나듐 산화물 또는 니오븀 산화물, 또는 리튬 이온을 포함하는 바나듐 산화물 또는 니오븀 산화물로부터 제조하며, 40 내지 150 ℃의 온도 범위 내에서 졸-겔 방법에 의해 기판 상의 수용액으로부터 제조하는 것을 특징으로 하는 이온 저장층의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 무기 이온 저장층으로서 화학식 1 내지 6으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.[화학식 1]V2O5[화학식 2]LixV2O5[화학식 3]LixV2O5+x/2[화학식 4]Nb2O5[화학식 5]LixNb2O5[화학식 6]LixNb2O5+x/2식 중,x는 0.001 내지 5의 수를 나타낸다.
- 제1항에 있어서, 암모늄 양이온을 양성자로 대체하기 위하여 암모늄 메타바나데이트 또는 암모늄 니오베이트의 수용액을 양이온 교환기로 처리하고, 양이온 교환기를 여과하고, 생성된 용액을 방치시킨 후 기판에 도포하고나서, 기판을 40 내지 150 ℃의 온도에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 기판을 수용액으로 습윤시키기 위하여 습윤제를 가하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 필요하다면 Li 염을 노화된 용액에 가하고, 이 용액을 기판에 도포한 후 열처리하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제5항에 있어서, 리튬 염으로서 LiClO4, LiCF3SO3, LiN(SO2CF3)2, LiCl, LiPF6을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 이온 저장층이 전기화학적으로 Li 이온으로 충전되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 투명한 기판을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 가요성 필름 또는 플레이트를 기판으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 물 및 산소에 대한 차단층을 갖는 플라스틱 기판을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
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