光固化制備透明電解質及用于電致變色器件

王維

摘要：透明電解質具有較多的優勢，能夠在較為廣泛的領域內進行應用。本文主要是采用三氟甲烷磺酸鋰、碳酸丙烯酯、聚乙二醇丙烯酸酯以及2，2二甲氧基2苯基苯乙酮進行均勻的混合之后，采用紫外線光固化制備的方式制備高分子的透明凝膠電解質，通過對其制備進行一定的分析和探討，并將其應用在電致變色器件當中，進一步的對凝膠透明電解質的穩定性進行探究。

關鍵詞：光固化制備;透明電解質;電致變色器件

凝膠透明電解質主要是因為使用了凝膠劑可以讓液體電解質被束縛在交聯網絡之中，讓體系當中也保持了與液體電解質相似的離子通道和遷移性，讓其能夠保證良好的導電性。對于凝膠狀的透明電解質來說，它能夠更好的與電極形成較好的接觸面。另外，高分子的凝膠透明電解質又因為存在著易于加工成型、粘著性好并且質量較輕的優點，已經成為固體電解質的理想型材料，在電致變色器件中也有著廣泛的應用，并且取得到了較好的效果。

一、光固化制備透明電解質

（一）實驗部分

（1）PEGDA基透明凝膠電解質的制備。首先是要對三氟甲烷磺酸鋰進行干燥處理，然后將其放置在玻璃瓶容器當中，然后加入一定量的增塑劑，通過超聲震蕩來將兩者進行融合，進而形成均相體系。之后要將適量的PEGDA加入到上述的溶液當中，然后在手套箱中使用磁力攪拌器進行混合攪拌，最后在加入2，2二甲氧基2苯基苯乙酮進行劇烈的攪拌，一天之后就可以得到可以固化的電解質溶液，該溶液在經過一定的紫外光固化輻照之后，就會風聲一定的光聚合固化反應，進而得到一定的固態聚合物電解質。

（2）測試與表征方法。采用合適的設備進行測試，主要有紫外光譜儀，可以采用波長范圍在200～900nm，分辨率在01nm，采樣的間距在0.5nm，通過紫外光譜儀可以對凝膠狀透明電解質在不同波長下的透光率進行檢測。除此之外，還要選擇合適的電導率測定儀對電導率進行測定。

（二）結果與討論

（1）透明電解質制備實驗中最佳配比的確定。在對凝膠透明電解質進行制備的時候的時候，四種化學原料的加入量是對電導率產生影響的重要因素，每個因素都可以分別設置5個水平去進行試驗，將所制備的凝膠點解釋的電導率作為主要的考察指標，并且要對所得的結果進行一定的極差處理，進而得出試驗的最優水平，從而得出影響電導率的因素順序和最佳配比。

（2）透明電解質的透光率。下圖1是所制備的凝膠電解質薄膜的紫外可見光透過率，從圖1可以明顯的看出，隨著波長的不斷增加，透明凝膠電解質的光透率實現降低再升高的狀態，當波長在440nm的時候，聚合物電解質樣品的透光率是最低的，可以下降到75%，之后又會出現逐漸升高的情況，透光率在最高的時候可以接近92%。另外在700nm的時候可以看出，凝膠電解質薄膜的透光率是比較高的，這就可以對可見光區的透光性能進行表明。

圖1 透明凝膠電解質薄膜的紫外可見光透射光譜

（3）紫外固化時間對電導率的影響。將沒有固化的電解質溶液樣品分別在紫外燈下面進行固化10分鐘、20分鐘、30分鐘、40分鐘和50分鐘之后，對其導電率進行測定。透明凝膠電解質電導率在光固化時間的影響下的變化曲線，具體可以看出，電導率會隨著光固化時間的延長而出現降低的現象，出現這種情況的原因主要是紫外光會影響到聚合物鏈段，電解質體系中的自由鏈段、支鏈的數量會變少減少，這就會影響到體系中的離子電導率，使其出現降低的情況。當固化時間處在30分鐘以上的時候，電導率就會維持在一定的水平，這可以表明，固化時間的延長讓凝膠體系內部也在趨于穩定的狀態。

二、透明凝膠電解質在電致變色器件中的應用

電致變色器件的核心就是電致變色材料，在不同的氧化還原狀態下可以顯示出不同的顏色，典型的電致變色器件結構可以如下圖2所示。它主要是由透明導體和離子導墊層來構成。離子導電層就是電解質溶液或者是具有離子導電性的凝膠或是聚合物薄膜，通過光固化制備的透明電解質也是其中應用比較廣泛的一種。電致變色層是通過各種方法進行制備的具有電致變色性能的無機或者是有機膜材料。

圖2 典型電致變色器件結構示意圖

電致變色器件在經過幾十年的發展已經有了一定的成果，但是有的依舊處在實驗室的階段。對于電致變色器件來說，它的主要功能就是可以表現為透射可調節、反射可調節、可以信息顯示、輻射可調節。與其相對應的期間主要是節能智能窗、防眩后視鏡、電致變色顯示器、電磁輻射屏蔽器等等。

對于電致變色節能智能窗來說，它可以應用在建筑窗戶級或者是汽車窗戶中。它能夠根據使用者的需求來對內部的光線進行調節，因為光固化制備的透明電解質透光率和電導率都是不錯的。電致變色節能智能窗主要有兩種基本的結構，分別是夾層式和單片式結構。。對于夾層式來說，它就是在兩層透明導電玻璃上的變色層和存儲層之間注入透明的電解質離子層;單片式結構就是在導電玻璃的襯底上鍍上離子存儲層和離子導體層、電致變色層和透明導電層，這兩種結構都可以在小電壓的請情況下對室內的光熱性能進行動態的調節，極大的節約了電能，同時也充分利用了太陽能。

電致變色顯示器就是采用相應的期間來制作成顯示器，這種顯示器與其他顯示器相比，具有無視盲角、對比度高，易實現灰度控制、制造方便且工作溫度范圍較寬、色彩豐富等優點。但是目前來說，電致變色材料的響應時間較長，因此并沒有將電致變色顯示器大規模的投入到市場當中，還需要進行進一步的優化和改進。

三、結語

綜上所述，凝膠透明電解質在最佳配比的情況下可以得到很好的質量效果，它的可見光透過率和電導率在紫外光固化的制備條件下都能有不錯的穩定性，通過將制備的電解質應用到電致變色器件當中，可以得到更多產品，對未來社會的發展具有重要意義。

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