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Dokumentenidentifikation DE69311924T2 19.02.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0557159
Titel Elektrochrome Vorrichtung
Anmelder Saint-Gobain Vitrage, Courbevoie, FR
Erfinder Ripoche, Xavier, F-75018 Paris, FR
Vertreter Herrmann-Trentepohl und Kollegen, 81476 München
DE-Aktenzeichen 69311924
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, FR, GB, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument Fr
EP-Anmeldetag 09.02.1993
EP-Aktenzeichen 934003245
EP-Offenlegungsdatum 25.08.1993
EP date of grant 09.07.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.02.1998
IPC-Hauptklasse G02F 1/15

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft elektrochrome Systeme, d.h. Systeme, deren Färbungszustand sich auf Grund des Durchgangs eines elektrischen Stroms reversibel verändern kann. Insbesondere hat sie eine Verbesserung der elektrochromen Systeme zum Gegenstand, in deren Zusammensetzung eine dünne Iridiumoxidschicht enthalten ist, die als anodisches elektrochromes Material verwendet wird. Die Erfindung ist speziell auf die Herstellung von Verglasungen mit elektrisch geregeltem Lichttransmissionsgrad gerichtet, die zur Steuerung der Sonneneinstrahlung in Gebäude oder Kraftfahrzeuge vorgesehen sind.

Die erfindungsgemäßen elektrochromen Systeme bestehen aus einem Aufbau dünner Schichten, der auf einem transparenten Substrat wie einer Glasscheibe aufgebracht ist, und einem zweiten Substrat - bei einen mit Lichtdurchgang arbeitenden System ebenfalls transparent - mit welchem vorzugsweise das Ganze bedeckt ist. Dieser Aufbau enthält mindestens eine Schicht aus einem elektrochromen Material, das in der Lage ist, Kationen, im allgemeinen Protonen oder Lithiumionen, reversibel einzulagern und dessen eingelagerter oder ausgelagerter Zustand unterschiedliche Färbungen aufweist.

Die am häufigsten verwendeten elektrochromen Materialien sind Übergangsmetalloxide, deren Veränderung in der Färbung auf einen elektrochemischen Einlagerungsvorgang des Kations zurückzuführen ist, welcher zu einer Änderung der Oxidationsstufe des Metalls führt. Diese Materialien werden in zwei Gruppen eingeteilt, diejenigen mit kathodischer Färbung, die sich bei Einlagerung färben, wie die Oxide des Wolframs, Molybdäns, Niobs und Titans, und diejenigen mit anodischer Färbung, die sich bei Einlagerung entfärben, wie die Oxide des Nickels, Iridiums, Rhodiums oder Cobalts.

Damit die elektrochemische Reaktion stattfindet, ist es notwendig, daß der Aufbau auf einer Seite der Schicht aus elektrochomem Material eine Kationenquelle, die aus einer Schicht aus einem ionenleitfähigen Elektrolyten besteht, und auf der anderen Seite eine Elektronenquelle, die aus einer elektrisch leitfähigen Schicht besteht, enthält. Weiterhin ist es bekannt, daß es sehr vorteilhaft ist, wenn auf der Rückseite des ionenleitfähigen Elektrolyten eine Gegenelektrode vorgesehen wird, welche die Kationen aufnehmen kann, die während der Auslagerungsphase freigesetzt und die danach der Einlagerungsphase wieder zur Verfügung gestellt werden. Außerdem muß sich diese Gegenelektrode in einem mit Lichtdurchgang arbeitenden System in einem farblosen oder entfärbten Zustand befinden, wenn sich die Hauptelektrode ihrerseits im entfärbten Zustand befindet. Es ist leicht zu verstehen, daß diese Aufgabe insbesondere von einem elektrochromen Material erfüllt werden kann, dessen Arbeitsweise in bezug auf die der Hauptschicht umgekehrt ist, weshalb die am häufigsten verwendeten elektrochromen Systeme im wesentlichen auf Paaren aus kathodischem und anodischem elektrochronen Material beruhen, wobei die Bezeichnung Gegenelektrode demjenigen dieser Materialien vorbehalten bleibt, das unter dem Gesichtspunkt der erhaltenen Farbintensität an wenigsten leistungsfähig ist.

So ist in der Patentanmeldung EP-A-338 876 ein System, das auf der reversiblen Einlagerung von Protonen basiert, mit einem Paar elektrochromer Materialien aus Wolframoxid/Iridiumoxid vorgeschlagen worden. Dieses Paar ist ebenfalls für Systeme verwendet worden, die auf der reversiblen Einlagerung von Lithiumionen beruhen. Die Wahl des Iridiumoxids als anodisches elektrochromes Material ist mit seiner guten Korrosionsbeständigkeit im sauren oder basischen Medium und mit der Tatsache verbunden, daß seine ins Kastanienbraun gehende Färbung die nachtblaue Färbung der Wolframoxidschicht nicht zu sehr stört.

Das Iridiumoxid hat jedoch den Nachteil, daß es im entfärbten Zustand eine Restfärbung aufweist, was in einem mit Lichtdurchgang arbeitenden System, beispielsweise einem Fenster, besonders störend ist. Deshalb liegt der Erfindung insbesondere die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beheben, indem elektrochrome Systeme vorgeschlagen werden, die eine dünne Schicht aus anodischem elektrochromem Material auf der Grundlage von Iridiumoxid enthalten, die eine schwächere Restfärbung und damit einen besseren Kontrast aufweist.

Der Gegenstand der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Behandlung einer Schicht aus einem anodischen elektrochromen Material auf der Grundlage von Iridiumoxid, das eine Stufe zur Konditionierung der Schicht durch fließenden elektrischen Strom in einem flüssigen Medium umfaßt, das ein Salz eines Kations enthält, das kein Proton ist und sich in das anodische elektrochrone Material dieser Schicht einlagern kann. Die Erfindung betrifft auch die durch eine solche Behandlung erhaltene Schicht und das elektrochrome System, in welchem sie verwendet wird. Sie umfaßt somit ein elektrochromes System, dessen Gegenelektrode auf der Grundlage von Iridiumoxid einer Konditionierung durch Wechselbehandlung mit fließendem elektrischem Strom in einem flüssigen Medium unterworfen worden ist, das ein Salz eines Kations enthält, das kein Proton ist, sich in die Iridiumoxidschicht einlagern kann und insbesondere ein Alkalimetall und vorzugsweise Lithium ist.

Der Konditionierungsvorgang kann mit allen Arten von Kationen durchgeführt werden, die in der Lage sind, sich einzulagern, wie die Alkalimetallkationen oder auch beispielsweise das Silber-, Kupfer- und Ammoniumkation, wobei es scheint, daß größere Ionen auf die Modifizierung der Schichtstruktur einen stärkeren Einfluß haben. Andererseits ist es nicht möglich, ihn mit einer Säure und somit in einem protonischen Medium, das die Schicht direkt angreift, zu realisieren.

In der Praxis und im wesentlichen auf Grund der Geschwindigkeit der Einlagerungsreaktionen entscheidet man sich für die Verwendung eines Lithiumsalzes, beispielsweise Trifluormethanlithiumsulfonat (LiCF&sub3;SO&sub3;), das in Polypropylencarbonat (PC) gelöst ist.

Die Wechselbehandlung mit fließendem elektrischem Strom wird durchgeführt, indem man einen Aufbau aus 3 Elektroden verwendet, wobei eine vorzugsweise aus Silber (Ag/Ag+) bestehende Elektrode die Bezugselektrode und eine beispielsweise aus Platin bestehende Elektrode die Gegenelektrode ist und die dritte oder Versuchselektrode aus der Schicht aus anodischem elektrochromem Material auf der Grundlage von Iridiumoxid besteht, die auf einem mit einer elektrisch leitfähigen Schicht überzogenen Substrat abgeschieden ist, und das an die Iridiumoxidelektrode und die Arbeitselektrode angelegte Potential derart ist, daß die zwischen der Versuchselektrode aus Iridiumoxid und der Gegenelektrode gemessene Stromstärke während der Dauer jeder Einlagerungs- oder Auslagerungsphase konstant ist.

Die Wechselbehandlung mit konstanter Stärke - in welcher ein elektrischer Strom aufgezwungen wird - unterscheidet sich somit grundsätzlich von anderen bekannten Wechselbehandlungsverfahren wie der voltamperonetrischen oder potentiostatischen Wechselbehandlung, in welchen zwischen der Versuchselektrode und der Gegenelektrode in Abhängigkeit vom zwischen Versuchselektrode und Bezugselektrode angelegten Potential gegebene Spannungen aufgezwungen werden.

Es ist bekannt, daß eine solche voltamperometrische Wechselbehandlung einer jungfräulichen Schicht aus elektrochromem Material im Fall des Iridiumoxids zu einer ganz geringen Verbesserung ihrer Eigenschaften und insbesondere zu einer Verringerung des Lichttransmissionsgrades im gefärbten Zustand führt, wobei sich für die Schicht eine gewisse "Alterung" erforderlich macht. Obwohl diese "Alterung" nach etwa zehn voltamperometrischen Zyklen erreicht ist, trägt sie nur zu einer Erhöhung der eingelagerten Ladungsmenge um höchstens 10 bis 15 % bei, und vor allem wird der Lichttransmissionsgrad im entfärbten Zustand nicht zufriedenstellend verbessert, der bei einer üblichen Schichtdicke von 40 bis 80 Nanometern merklich unter 60 % bleibt. Diese Werte sind einem Wert des Lichttransmissionsgrades einer Schicht, die aus mit Zinn dotiertem Indiumoxid besteht und einen Flächenwiderstand von 5 Ohm besitzt, von etwa 80 % anzunähern. Die Iridiunoxidschicht führt somit zu einer beachtlichen Verschlechterung der Eigenschaften im entfärbtem Zustand.

Demgegenüber können, indem erfindungsgemäß eine Wechselbehandlung mit konstantem Strom durchgeführt wird, elektrochrome Schichten auf der Grundlage von Iridiumoxid erhalten werden, deren Lichttransmissionsgrad im entfärbtem Zustand erheblich größer als 70 % (und somit nahe am Grenzwert von 80 %) ist. Diese Schichten weisen außerdem einen Kontrast, d.h. ein Verhältnis des Lichttransmissionsgrades in entfärbten Zustand zu dem im gefärbten Zustand, auf, der deutlich über 2 liegt, was für dieses elektrochrome Material besonders bemerkenswert ist.

Bei der Wechselbehandlung mit elektrischem Strom konstanter Stärke kann die angelegte Spannung Werte erreichen, die wesentlich größer als die Werte sind, welche für die Arbeitsweise des elektrochromen Systems akzeptiert werden. Dennoch verschlechtert sich unter den angewendeten Bedingungen das System selbst nach mehreren hundert Zyklen nicht. Der maximale Effekt wird jedoch nach etwa zehn Zyklen erhalten, wobei auch diese Phase der Wechselbehandlung vorzugsweise in ihrer Dauer begrenzt ist, um die Gefahr einer Verschlechterung der Schicht zu vermeiden.

Wie oben erläutert, können die erfindungsgemäß konditionierten Schichten in Systemen, die auf der reversiblen Einlagerung von Lithiumionen basieren - in diesem Fall wird die Wechselbehandlung mit elektrischem Strom konstanter Stärke nach einer Einlagerungsphase beendet - oder in Systemen, die auf der reversiblen Einlagerung von Protonen basieren, wobei dann die Wechselbehandlung mit elektrischem Strom konstanter Stärke nach einer Auslagerungsphase und somit nach Entfernung der Lithiumionen beendet wird, verwendet werden. Es sei daran erinnert, daß ein solcher Konditionierungsvorgang im protonischen Medium auf keinen Fall durchführbar ist, da dann die Wolframoxidschicht völlig abgebaut wird. Die konditionierte Schicht aus anodischem elektrochromem Material ist vorzugsweise mit einer Schicht aus kathodischem elektrochromem Material auf der Grundlage von Wolframoxid verbunden und bildet so die Gegenelektrode des elektrochromen Systems.

Die in jedem Zyklus mit konstantem elektrischem Strom ein- und wieder ausgelagerte elektrische Ladungsmenge ist vorzugsweise etwa gleich dem Einlagerungsvermögen der Schicht aus kathodischen elektrochromem Material des Systems, das bekanntermaßen durch eine voltamperometrische Wechselbehandlung ermittelt werden kann. Darüber hinaus ist bei einer Iridiumoxidschicht, die eine Dicke von 55 Nanometern oder, allgemeiner, zwischen 40 und 80 Nanometern hat und durch magnetrongestützte Kathodenzerstäubung abgeschieden ist, festgestellt worden, daß der Kontrast, d.h. das Verhältnis des Lichttransmissionsgrades im entfärbten Zustand zu dem im gefärbten Zustand, durch die Konditionierung wesentlich verbessert wird, wenn für jeden Zyklus eine Ladungsmenge von 20 bis 40 mC und vorzugsweise von etwa 30 mC eingehalten wird, wobei letzterer Wert etwa gleich dem Einlagerungsvermögen einer 350 Nanometer dicken Wolframoxidschicht ist.

Weitere vorteilhafte erfindungsgemäße Merkmale und Einzelheiten werden an Hand der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die im Anhang befindlichen Zeichnungen erläutert, wobei

- Figur 1 die Voltammogramme einer Iridiumoxidschicht vor und nach der erfindungsgemäßen Konditionierung in LiCF&sub3;SO&sub3; als Elektrolyt,

- Figur 2 ein Diagramm, das die Veränderung des Potentials während der Wechselbehandlung mit elektrischem Strom konstanter Stärke, das zwischen der Iridiumoxidschicht und der Bezugselektrode Ag/Ag+ in Abhängigkeit von der Zeit gemessen worden ist, darstellt, und

- Figur 3 die Voltammogramme einer Iridiumoxidschicht vor und nach der erfindungsgemäßen Konditionierung in H&sub3;PO&sub4; als Elektrolyt

zeigt.

Die Iridiumoxidschichten wurden durch magnetfeldgestützte Kathodenzerstäubung in einem Gasgemisch aus Sauerstoff und Wasserstoff mit einem Verhältnis von 80 : 20 und einem Druck. von 6 Millitorr aufgebracht. Diese Schichten sind auf einem transparenten Substrat, hier einer 3 mm dicken Floatglasscheibe, aufgebracht worden, das mit einer transparenten elektrisch leitfähigen Schicht, hier einer 400 Nanometer dicken, mit Zinn dotierten Indiumoxidschicht, überzogen war, die durch magnetrongestützte Kathodenzerstäubung abgeschieden worden war und deren Flächenwiderstand 5 Ohm und deren Lichttransmissionsgrad 80 % betrug.

Das so beschichtete Substrat wurde in einer Zelle mit 3 Elektroden angeordnet, die in Polypropylencarbonat gelöstes Trifluormethanlithiumsulfonat als Elektrolyt, eine Ag/Ag+ -Bezugselektrode, die aus einem Silberdraht im Kontakt mit einer 0,01 m Lösung von Silberperchlorat in Polypropylencarbonat bestand, und eine Gegenelektrode aus Platin enthielt, wobei die dritte Elektrode von dem Substrat mit seiner Iridiumoxidschicht gebildet wurde.

In einer ersten Stufe wurde die jungfräuliche Schicht vor der Konditionierung mit einer Abtastgeschwindigkeit von 0,02 Volt pro Sekunde durch Zyklovoltammetrie vermessen, wobei das Voltammogramm - d.h. die Kurve, welche die Veränderung der Dichte des elektrischen Stroms (mA/cm²) darstellt, der zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode in Abhängigkeit von dem Potential durchfließt, das an die Elektrode in bezug auf die Bezugselektrode angelegt ist - dieser jungfräulichen Schicht in der Figur 1 mit 1 (gestrichelte Linie) numeriert ist. Dabei ist festzustellen, daß es einer "gealterten" Schicht entspricht, deren Voltammogramm somit von einem Zyklus zum nächsten konstant bleibt. Der Lichttransmissionsgrad dieser jungfräulichen Schicht beträgt im gefärbten Zustand 32 %. Vor allem beträgt dieser Lichttransmissionsgrad aber nur 55 %, während zum Vergleich der Lichttransmissionsgrad einer Wolframoxidschicht im entfärbten Zustand größer als 80 % ist. Eine solche nicht konditionierte Schicht macht deshalb als Folge das elektrochrome System etwas opak, was besonders stört, wenn es für Verwendungszwecke eingesetzt werden soll, die hohe maximale Lichttransmissionsgrade erfordern.

In einer zweiten Stufe wurde diese jungfräuliche Schicht durch eine Wechselbehandlung mit elektrischem Strom konstanter Stärke konditioniert, indem derselbe Aufbau mit 3 Elektroden erneut verwendet wurde, wobei aber in jedem Färbungs-Entfärbungs-Zyklus 20 Sekunden lang eine Stromdichte von 1,5 mA/cm² und anschließend ebenfalls 20 Sekunden lang eine umgekehrte Stromdichte von -1,5 mA/cm² angelegt wurde, wobei diese Werte für eine 55 Nanometer dicke Iridiumoxidschicht ausgewählt worden waren und damit in jedem Zyklus eine Flächenladungsdichte von 30 Millicoulomb pro Quadratzentimeter ein- und wieder ausgelagert wurde. In Figur 2 ist das Potential zwischen der Indiumoxidelektrode und der Bezugselektrode in Abhängigkeit von der Zeit in Sekunden dargestellt.

Die eingelagerte Ladungsmenge ist in gewissem Maße von der Dicke der Iridiumoxidschicht abhängig. Die zuvor angegebenen Werte sind für übliche Schichtdicken von 40 bis 80 Nanometern geeignet. Bei stärkeren Schichtdicken muß, entweder indem man die Dauer jedes Zyklus oder die Stromstärke erhöht, die Ladungsmenge vergrößert werden.

Bei einer solchen Wechselbehandlung mit elektrischem Strom konstanter Stärke dient die Bezugselektrode lediglich zur Potentialmessung, wobei in der Praxis die Potentialwerte nicht gemessen zu werden brauchen, da nur der zwischen Iridiumoxidelektrode und Gegenelektrode fließende Strom zählt.

Weiterhin besteht in dem hier angegebenen Beispiel die Gegenelektrode aus Platin, Wobei aber auch ein beliebiges anderes leitfähiges Material geeignet sein kann. Insbesondere kann eine andere Iridiumoxidelektrode verwendet werden, die auf diese Weise gleichzeitig oder, genauer, um einen halben Zyklus verschoben konditioniert wird.

Darüber hinaus ist festzustellen, daß es sich, wenn die Oberfläche der Glasscheiben groß ist, als nützlich erweisen kann, die Stromstärke derart zu begrenzen, daß Probleme mit ohmschen Spannungsabfällen im Elektrolyten und mit ungleichmäßigen Potentialen auf den Oberflächen vermieden werden können, wobei die Ladungsmenge konstantgehalten wird, indem man die Zyklendauer verlängert.

Aus Figur 2 ist zunächst zu entnehmen, daß das gemessene Potential Werte erreicht, die deutlich über den bei der Zyklovoltammetrie angewendeten Werten liegen und das insbesondere in der Einlagerungs- und somit Entfärbungsphase, wobei das Entfärbungsgebiet im Fall der Figur 1 bei -1,2 Volt beginnt, während bei der Konditionierung Werte von weniger als -1,5 Volt beobachtet werden. Desweiteren wird zu Beginn der Wechselbehandlung mit elektrischem Strom konstanter Stärke das Auftreten einer Schulter 2 festgestellt, die nach und nach weniger ausgeprägt (2' - 2") ist, bis sie nach 8 bis 10 Zyklen (Peak 3) verschwindet. Außerdem wächst das entsprechende anodische Potential nach und nach (in Absolutwerten), wie es die Gerade 10 zeigt, die sich progressiv von der Waagerechten 11 entfernt. Dasselbe Phänomen - obwohl in Figur 2 kaum sichtbar - scheint sich in der Auslagerungsphase zü zeigen (Abflachung der Peaks 4 - 4' - 4" im Laufe der Zeit). Somit tritt eine Modifizierung der Oberfläche der Iridiumoxidschicht, wahrscheinlich mit einem Struktureffekt, auf, die durch eine Verlagerung der Einlagerungspeaks, das Erscheinen anderer Peaks im Voltammogramm und die Verschiebung der Überspannung der Sauerstoffbildung zu höheren anodischen Potentialen charakterisiert ist

Die Wechselbehandlung mit elektrischem Strom konstanter Stärke wurde 15 Zyklen, d.h. 600 Sekunden, lang durchgeführt und die Iridiumoxidschicht erneut voltamperometrisch vermessen; die Kurve 5 in Figur 1 ist das entsprechende Voltammogramm. Es ist deutlich zu sehen, daß sich das erhaltene Voltammogramm sehr von dem der nichtkonditionierten Schicht unterscheidet und eine größere Fläche umschließt, anders ausgedrückt ist die ein- und anschließend wieder ausgelagerte Ladungsmenge beträchtlich größer. Weiterhin ist am Ende der Auslagerungsphase die Abschwächung des extremen Peaks 6 festzustellen, welcher der Sauerstoffbildung entspricht. Nach der Konditionierung tritt diese Bildung bei höheren Spannungen auf, was anzeigt, daß die Modifizierungen der Struktur wenigstens an der Oberfläche gut gelungen sind.

Diese Vergrößerung des Einlagerungs-/Auslagerungsvermögens der Schicht drückt sich in einer ganz bedeutenden Veränderung der optischen Eigenschaften aus, so steigt der Lichttransmissionsgrad im entfärbten Zustand von 55 auf 74 %, während er im gefärbten Zustand praktisch unverändert bleibt; in der Praxis erhöht er sich leicht auf 35 %. Dieses Phänomen kann einer "Reinigung" der Iridiumoxidschicht bei der Konditionierung zugeschrieben werden. Es ist festzustellen, daß diese sehr geringe Verschlechterung der Eigenschaften im gefärbten Zustand in keiner Weise stört, wenn die Iridiumoxidschicht insbesondere als Gegenelektrode in einem elektrochromen System dienen soll, dessen Hauptelektrode Wolframoxid zur Grundlage hat, wobei dann der Zustand des Systems im wesentlichen an die Färbung der Wolframoxidschicht gebunden ist. Signifikanter ist demgegenüber die Verbesserung des Kontrasts; der sich hier von 1,7 auf 2,2 vergrößert.

In obigem Beispiel wurden 15 Konditionierungszyklen durchgeführt, wobei jeder Zyklus 20 Sekunden bei -1,5 mA pro Quadratzentimeter und anschließend 20 Sekunden bei +1,5 mA pro Quadratzentimeter umfaßte. In der Praxis erscheinen etwa zehn Zyklen als ausreichend, wobei es aussieht, als ob eine größere Anzahl Zyklen durchgeführt werden kann, ohne dem system zu schaden. Desweiteren kann unter Berücksichtigung gleicher Ladungsmengen mit unterschiedlich langen Ein- und Auslagerungsphasen, d.h. beispielsweise mit 20 Sekunden bei -1,5 mA für die Einlagerung und anschließend 40 Sekunden bei 0,75 mA für die Auslagerung, gearbeitet werden. Bei großen Oberflächen wird man sich eher für niedrige Flächenladungsdichten entscheiden, um zu verhindern, daß mit zu hohen Stromstärken gearbeitet werden muß und auf der zu behandelnden Oberfläche Potentialungleichheiten erzeugt werden.

Die erfindungsgemäße Konditionierung kann auch auf eine Indiumoxidschicht angewendet werden, die für ein elektrochromes System vorgesehen ist, das auf der reversiblen Protoneneinlagerung beruht. Dafür wurde eine wie oben hergestellte jungfräuliche Schicht 14,5 Zyklen lang in LiCF&sub3;SO&sub3; als Medium konditioniert, wodurch der Konditionierungsvorgang mit einer ausgelagerten Schicht endete. Danach wurde diese Schicht jedoch dieses Mal in H&sub3;PO&sub4; als Medium durch Zyklovoltammetrie vermessen. In Figur 3 sind die unter diesen Bedingungen vor (Kurve 7) und nach der Konditionierung (Kurve 8) aufgezeichneten Voltammogramme dargestellt. Wie zuvor ist die ein- und ausgelagerte Ladungsmenge deutlich vergrößert. Diese Verbesserung findet sich in den optischen Eigenschaften wieder; der Lichttransmissionsgrad im entfärbten Zustand wird auf 80 % gehalten.

In dieser Figur 3 ist ebenfalls in der Einlagerungsphase das Auftreten eines Peaks 9 festzustellen, der nach und nach weniger ausgeprägt ist und wahrscheinlich der Rückwanderung einiger Lithiumionen, die nach der Konditionierung nicht vollständig ausgelagert worden sind, zum Elektrolyten entspricht.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Behandlung einer Schicht aus einem anodischen elektrochromen Material auf der Grundlage von Iridiumoxid, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Stufe zur Konditionierung der Schicht durch Wechselbehandlung mit fließendem elektrischem Strom in einem flüssigen Medium umfaßt, das ein Salz eines Kations enthält, das kein Proton ist und sich in das anodische elektrochrome Material dieser Schicht einlagern kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kation ein Alkalimetallkation ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalimetall Lithium ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Medium aus in Polypropylencarbonat (PC) gelöstem Trifluormethanlithiumsulfonat (LiCF&sub3;SO&sub3;) besteht.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus anodischem elektrochromem Material nach der Konditionierung in einem elektrochromen System verwendet wird, das auf der reversiblen Einlagerung von Protonen basiert.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus anodischem elektrochromem Material nach der Konditionierung in einem elektrochromen System verwendet wird, das auf der reversiblen Einlagerung von Lithiumionen basiert.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die anodische elektrochrome Schicht nach der Konditionierung mit einer Schicht aus kathodischem elektrochromem Material auf der Grundlage von Wolframoxid verbunden wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Konditionierungszyklus mit fließendem Strom eine Ladung ein- und ausgelagert wird, welche im wesentlichen dem Einlagerungsvermögen der Wolframoxidschicht entspricht, wie es durch voltamperemetrische Wechselbehandlung gemessen wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Konditionierungszyklus mit fließendem Strom an einer 40 bis 80 Nanometer dicken Indiumoxidschicht eine Ladung von 20 bis 40 mC und vorzugsweise von etwa 30 mC ein- und ausgelagert wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Ein- und der Auslagerungsphase jedes Konditionierungszyklus gleich ist und vorzugsweise etwa 20 Sekunden beträgt.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Auslagerungsphase der Konditionierungszyklen größer ist und vorzugsweise etwa das Doppelte der Dauer der Einlagerungsphase dieser Zyklen beträgt.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen 10 und 15 Ein- und Auslagerungszyklen durchgeführt werden.

13. Schicht aus anodischem elektrochromem Material auf der Grundlage von Iridiumoxid, welche durch das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche erhalten werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einer Dicke von 40 bis 80 nm im entfärbten Zustand einen Lichttransmissionsgrad von über 70 % und insbesondere von etwa 80 % aufweist.

14. Schicht aus anodischem elektrochromem Material auf der Grundlage von Iridiumoxid, welche durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 erhalten werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Lichttransmissionsverhältnis von größer als 2 aufweist.

15. Elektrochromes System, das eine Schicht aus anodischem elektrochromem Material auf der Grundlage von Iridiumoxid enthält, welche durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 erhalten werden kann.

16. Elektrochromes System nach Anspruch 15, das eine transparente elektrisch leitfähige Schicht, eine Wolframoxidschicht, einen ein Lithiumsalz enthaltenden Elektrolyten, die 40 bis 80 Nanometer dicke Iridiumoxidschicht und eine transparente elektrisch leitfähige Schicht umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß es im entfärbten Zustand einen Lichttransmissionsgrad von größer oder gleich 60 % und vorzugsweise von etwa 80 % aufweist.







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