CN112470065B - 电化学设备及其形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电化学设备。所述电化学设备包括第一透明导电层、覆盖在所述第一透明导电层上的电致变色层、覆盖在所述电致变色层上的反电极层、第二透明导电层以及在23℃下不大于0.68s/mm的切换速度参数。

Description

电化学设备及其形成方法

技术领域

本公开涉及电化学设备及其形成方法。

背景技术

电化学设备可包括电致变色叠堆，其中透明导电层用于为操作叠堆提供电连接。电致变色(EC)设备采用能够响应于外加电势而在电化学氧化和还原后可逆地改变其光学性质的材料。光学调制是电化学材料晶格中电子和电荷补偿离子的同时插入和提取的结果。

EC设备具有复合结构，可通过该结构调制光的透射率。图1示出典型层固态电致变色设备的剖视图，该电致变色设备具有以下叠加层：第一透明导电层(“TCL”)11，其用于向电致变色设备施加电势；电致变色电极层(“EC”)14，其在氧化或还原时产生吸收或反射变化；离子导体层(“IC”)13，其在功能上替代电解质，从而允许离子通过，同时阻止电流通过；反电极层(“CE”)12，其在该设备处于漂白或透明状态时，用作离子的存储层；以及第二透明导电层15。前述层中的每一个通常都顺序地施加在基底16上。

然而，在电致变色设备的背景下寻求进一步的改进。

附图简要说明

图1是典型电致变色设备的示意性剖视图。

图2是根据本公开的实施方式的具有改进的膜结构的电致变色设备的示意性剖视图。

图3是根据本公开的另一实施方式的具有改进的膜结构的电化学设备的示意性剖视图。

图4A至图4E是根据本公开的实施方式的在各种制造阶段的电化学的示意性剖视图。

图5是根据本公开的实施方式的描绘用于形成电化学设备的过程的流程图。

图6是各种电化学设备的阻抗的示意性曲线图。

图7是各种电化学设备的着色状态的示意性曲线图。

图8是各种电化学设备的切换速度的示意性曲线图。

图9是根据本公开的实施方式的隔热玻璃窗单元的示意图。

图10是各种电化学设备的阴影效应的示意性曲线图。

图11是用于图10的装置的示意性曲线图。

图12是各种电化学设备的开关速度的示意性曲线图。

本领域的技术人员应当认识到，为简单和清楚起见，图中示出的各元件并不一定按比例绘制。例如，图中一些元件的尺寸可相对于其他元件进行放大，以帮助增进对本发明的实施方式的理解。

具体实施方式

提供结合附图的以下描述以帮助理解本文所公开的教导内容。以下论述将集中于本教导内容的具体实施方式和实施方式。提供该重点是为了帮助描述教导内容，并且不应该被解释为是对本教导内容的范围或适用性的限制。

如本文所用，术语“由……构成”、“包括”、“包含”、“具有”、“有”或它们的任何其他变型旨在涵盖非排他性的包含之意。例如，包含特征列表的工艺、方法、物件或装置不一定仅限于相应的特征，而是可包括没有明确列出或这类工艺、方法、物件或装置所固有的其他特征。另外，除非另有明确说明，否则“或”是指包括性的“或”而非排他性的“或”。例如，以下任何一项均可满足条件A或B：A为真(或存在的)而B为假(或不存在的)、A为假(或不存在的)而B为真(或存在的)，以及A和B两者都为真(或存在的)。

包括汇流条、孔、开口等的图案化特征可具有宽度、深度或厚度以及长度，其中长度大于宽度和深度或厚度。如本说明书中所用，直径是圆的宽度，并且短轴是椭圆的宽度。

采用“一个”或“一种”来描述本文所述的元件和部件。这样做仅是为了方便并且给出本发明范围的一般性意义。除非很明显地另指他意，否则这种描述应被理解为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数，或反之亦然。

使用字词“约”、“大约”或“基本上”旨在表示参数的值接近于指定的值或位置。然而，微小差异可能使值或位置无法完全符合规定。

“有色透射参数”是由相机/背光装置测量的通过在有色状态下稳定的隔热玻璃单元的可变光透射设备的百分比的度量。相机和背光按以下步骤设置。调整相机的增益和曝光量，使普通背光具有最亮像素，占全刻度的22％。相机未设置任何校正。相机聚焦在背光上。记录来自相机驱动程序的白平衡编号。相机记录背光关闭情况下的图像作为“暗参考”。对于每个像素，暗参考定义0％T。相机记录背光打开、曝光且稳定情况下的图像作为“亮参考”。对于每个像素，亮参考定义100％T。通过以下步骤对相机进行颜色校准。1.如上所述，执行暗参考和亮参考。2.使用12种不同的颜色标准来校准每个测试仪。每种颜色标准均由购自Gam产品有限公司的两张20”x20”着色膜组成。下图表给出了着色片材的特定颜色和产品编号。将这两张膜置于金属框架中。首先在装备HunterLab Colorquest XE中测量这12种标准中的每种标准，根据制造商标准进行校准，然后使用通用软件记录数据，获得值L*、a*、b*。然后将12色标准膜以图表中指示的取向置于(曝光的、稳定的)背光上。遮住其他所有光。在软件中选择带有颜色标准的图像区域，并按照以下示例记录相机记录的RGB颜色。

标准

使用标准物的L*a*b*颜色坐标，找到最佳3x3矩阵，乘以相机测得的[R G B]向量，将其转换为准确的[L*a*b*]向量。从3x3矩阵[(0.3，0.3，0.3)(0.3，0.3，0.3)(0.3，0.3，0.3)]开始，将其乘以针对每个标准物测得的[R G B]向量。得到初始计算出的XYZ向量。使用以下公式将XYZ转换为计算出的L*a*b*：

其中f(t)＝t^(1/3)

其中对于所选择的照明体D65 CIE 1964(10deg)，Xn＝94.8110，Yn＝100，Zn＝107.304

从Hunterlab测得的L*a*b*值中减去计算出的L*a*b*值，得到增量，然后对增量求平方，得到针对每个标准物的每个计算出的值L*a*b*的相机测量误差。对于每个标准物：对平方增量求和，然后将其乘以加权值，并将其命名为E1，E2，…E12。取E1，E2，…E12之和的平方根来计算总误差。使用Excel中的求解器函数来对矩阵求解，使总误差最小。将针对每个标准物的测得的R G B值相乘，得到最准确的L*a*b*计算值。将矩阵输入软件，以便矩阵乘以测得的RGB值。然后，软件将使用此矩阵进行所有未来的测量，以将RGB转换为XYZ，然后转换为L*a*b*值。完成此颜色校准后，为将L*转换为％T，需进行以下操作：在玻璃上取三个中性密度(ND)滤光器校准标准物，(2.2mm厚的玻璃，225x662mm矩形区域被中性密度滤光器覆盖，具有以下％T：67％T、45％T、10％T)；以及测量HunterLab％T值。将它们放在背光上，并遮盖其他所有光。使用相机拍摄中性密度滤光器的图像，并记录相机测得的L*a*b*值(由上述矩阵校正)。该软件将根据以下等式计算％T：％T/100＝[(L*-16)/116]^3。为将3个ND滤光器的测得的相机％T测量值与实际的Hunterlab％T测量值相匹配，需进行以下操作：从1∶1的Hunterlab％T/相机％T比率开始，并将乘数调整为1∶1.01、1∶1.02等，直到从相机计算出的ND滤光器的每个％T值之间的差在ND滤光器校准标准物的％T Hunterlab测量结果的0.5个百分点以内。将乘数输入软件。在此之后，软件将针对图像中每个像素将测得RGB调整为准确的L*a*b*和％T测量值。通过(逐个像素地)计算以下项，将为每个像素分配0％-100％的％T值：[当前读数-暗参考]/[亮参考-暗参考]。

“切换速度参数”是自从向电化学设备施加3V以从漂白状态(-2V)达到计算出的可见光透射率平均值UT％T＝5％的时间度量(以秒/mm为单位)，该值在有背光的暗室中由RGB相机测量。根据上述关于有色透射参数的过程设置相机和背光。在完成颜色校准之后，通过首先计算电化学设备的每个像素的％T，然后共同计算电化学设备中所有像素的平均％T来计算平均UT％T。

“阻抗参数”是当5mV至50mV被施加到设备时，在-20℃下在具有DC偏置的5x5cm设备上以2log(freq/Hz)测得的电化学设备的有效电阻(欧姆电阻和电化学电抗的组合效应)的度量。测量所得电流，并在100MHz至6MHz范围内的每个频率下计算阻抗和相位角。

“遮蔽参数”是当将-2V施加到设备时，在暴露在阳光下的设备区域与阴影内的设备区域之间在8分钟时的亮度差的度量。在零分钟的时间将3V电压施加到所有三个设备。设备S1和S2为40mm x 60mm设备。设备S3为22.5英寸x 59.5英寸设备。使用如上所述校准的相机进行测量。相机被设置成确保无图像调制(无自动聚焦、无自动亮度/对比度)，并且像素亮度为饱和度的75％。相机固定在距设备背面200cm的地方，距地面100cm高，设置为使得通过设备捕获的图像仅包含白色背景，并聚焦在设备的平面上。测量是在80华氏度的环境温度下进行的，在设备表面测得的照度为93,000勒克斯。该设备面向从北起顺时针267.5度，从地平线向上29.94度。被测设备与法线(参见图11中的曲线)成7度角。设备被取向成使得其表面垂直于水平测量的太阳路径。从黑背景到被测设备的距离为240cm。从白背景到被测设备的距离为220cm。黑背景和白背景垂直于水平面。黑背景和白色景的面积等于或大于设备的面积。阴影投射器为磨砂黑且44cm长(在垂直于设备的方向上)。阴影投射器被取向成垂直于设备表面(垂直于7度倾斜)。阴影投射器的底部被定位成与被测设备的顶部齐平。阴影投射器在被测设备的每一侧都延长10％，以确保设备表面(此处的长度为300cm)没有无阴影区域。将设备着色并暴露在太阳下1个小时。相机每4秒钟拍摄一张照片，持续30分钟。图像数据处理：对于每一帧，(a)选择感兴趣区域(ROI)(阴影部分和太阳部分)，这些区域为框10x10像素，即在每个设备显示白背景的区域中选择的像素；(b)如上所述，将RGB转换为LAB；(c)如上所述，计算每个ROI的L*平均值；(d)对10x10像素框的L*求平均；以及(e)取L*太阳与L*阴影之间的时间差。

除非另有定义，否则本文使用的所有技术术语和科技术语都与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。材料、方法和实例仅是说明性的而非限制性的。关于本文未述的方面，关于特定材料和加工行为的许多详细信息是常规的，并且能在玻璃、气相沉积和电致变色领域的教科书及其他来源中找到。

根据本公开，图2示出了具有改进的膜结构的部分制造的电化学设备200的剖视图。为了说明清楚的目的，电化学设备200为可变透射设备。在一个实施例中，电化学设备200可为电致变色设备。在另一实施例中，电化学设备200可为薄膜电池。然而，应当认识到，本公开类似地适用于其他类型的刻划的电活性设备、电化学设备以及具有不同叠堆或膜结构(例如，附加层)的其他电致变色设备。参照图2的电化学设备200，设备200可包括基底210、第一透明导体层220、阴极电化学层230、阳极电化学层240和第二透明导体层250。

在实施方式中，基底210可包括玻璃基底、蓝宝石基底、氧氮化铝基底或尖晶石基底。在另一实施方式中，基底210可包含透明聚合物，诸如聚丙烯酸类化合物、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酯、聚醚、聚乙烯、聚酰亚胺、聚砜、聚硫化物、聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、另一合适的透明聚合物，或前述聚合物的共聚物。基底210可以是柔性的，也可以不是柔性的。在特定实施方式中，基底210可为浮法玻璃或硼硅酸盐玻璃并且具有在0.5mm至12mm范围内的厚度。基底210可具有不大于16mm，诸如12mm、不大于10mm、不大于8mm、不大于6mm、不大于5mm、不大于3mm、不大于2mm、不大于1.5mm、不大于1mm、或不大于0.01mm的厚度。在另一特定实施方式中，基底210可包括超薄玻璃，该超薄玻璃为厚度在50微米至300微米范围内的矿物玻璃。在特定实施方式中，基底210可用于形成的许多不同的电致变色设备，并且可被称为母板。

透明导电层220和250可包含导电金属氧化物或导电聚合物。示例可包括氧化锡或氧化锌，其中任一种可掺杂有三价元素(诸如Al、Ga、In等)、氟化锡氧化物或磺化聚合物(诸如聚苯胺、聚吡咯、聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)等)。在另一实施方式中，透明导电层220和250可包含金、银、铜、镍、铝或它们的任意组合。透明导电层220和250可包含氧化铟、氧化铟锡、掺杂氧化铟、氧化锡、掺杂氧化锡、氧化锌、掺杂氧化锌、氧化钌、掺杂氧化钌和它们的任意组合。透明导电层220和250可具有相同或不同的组成。透明导电层220和250可具有介于10nm与600nm之间的厚度。在一个实施方式中，透明导电层220和250可具有介于200nm与500nm之间的厚度。在一个实施方式中，透明导电层220和250可具有介于320nm与460nm之间的厚度。在一个实施方式中，第一透明导电层220可具有介于10nm与600nm之间的厚度。在一个实施方式中，第二透明导电层600可具有介于80nm与600nm之间的厚度。

层230和240可为电极层，其中一层可为阴极电化学层，并且另一层可为阳极电致变色层(也称为反电极层)。在一个实施例中，阴极电化学层230为电致变色层。阴极电化学层230可包含无机金属氧化物材料，诸如WO3、V2O5、MoO3、Nb2O5、TiO2、CuO、Ni2O3、NiO、Ir2O3、Cr2O3、Co2O3、Mn2O3、混合氧化物(例如，W-Mo氧化物、W-V氧化物)或它们的任意组合并且可具有在40nm至600nm范围内的厚度。在一个实施方式中，阴极电化学层230可具有介于100nm至400nm之间的厚度。在一个实施方式中，阴极电化学层230可具有介于350nm至390nm之间的厚度。阴极电化学层230可包含锂、铝、锆、磷、氮、氟、氯、澳、碘、砹、硼、含锂或不含锂的硼酸盐、含锂或不含锂的钽氧化物、含锂或不含锂的镧基材料、另一锂基陶瓷材料或它们的任意组合。

阳极电致变色层240可包含相对于阴极电致变色层230或Ta2O5、ZrO2、HfO2、Sb2O3或它们的任意组合所列出的任何材料，并且可进一步包括氧化镍(NiO、Ni2O3或两者的组合)和Li、Na、H或另一离子并且具有在40nm至500nm范围内的厚度。在一个实施方式中，阳极电致变色层240可具有介于150nm至300nm之间的厚度。在一个实施方式中，阳极电致变色层240可具有介于250nm至290nm之间的厚度。在一些实施方式中，可将锂插入第一电极230或第二电极240中的至少一个中。

在一个实施方式中，设备200可包括介于两个电极层230与240之间的金属氧化物膜235。金属氧化物膜235可具有不大于10nm，诸如不大于5nm、不大于4nm、不大于3nm、不大于2nm、或不大于1nm的厚度。在另一实施例中，金属氧化物膜235可具有大于0，诸如大于0.1nm、大于0.2nm、大于0.5nm、或大于0.8nm的厚度。金属氧化物膜235可包含锂、钠、氧化的锂、Li2WO4、钨、镍、碳酸锂、氢氧化锂、过氧化锂或它们的组合。在一个实施方式中，金属氧化物膜235不包含聚合物。在一个实施方式中，第一透明导电层220不包含聚合物。在一个实施方式中，第二透明导电层250不包含聚合物。在一个实施方式中，阴极电化学层230不包含聚合物。在一个实施方式中，阳极电化学层240不包含聚合物。在另一个实施方式中，其中第一透明导电层220、阴极电化学层230、阳极电化学层240、第二透明导电层250和金属氧化物膜均不包含聚合物235。在一个实施方式中，金属氧化物膜235可被氧化。

在另一实施方式中，设备200可包括介于基底210与第一透明导电层220之间的多个层。在一个实施方式中，抗反射层介于基底210与第一透明导电层220之间。抗反射层可包含SiO2、NbO2，并且可为介于20nm至100nm之间的厚度。设备200可包括至少两个汇流条。在图2的实施方式中，示出了两个汇流条260、270。汇流条260可电连接至第一透明导电层220，并且汇流条270可电连接至第二透明导电层250。

图3是根据本公开的另一实施方式的具有改进的膜结构的电化学设备300的示意性剖视图。电化学设备300可为电致变色设备。电化学设备300可类似于电化学设备200。电化学设备300可包括基底310、第一透明导电层320、阴极电化学层330、金属氧化物膜335、层380、阳极电化学层340、第二透明导电层350、第一汇流条360和第二汇流条370。在一个实施方式中，层380可为金属氧氮化物(MOxNy)，其中M为金属，x介于0.1-6之间，并且y介于0.1-6之间。在另选的实施方式中，层380可为SiOx:Al层。

第一透明导电层320可介于基底310与阴极电化学层330之间。在一个实施方式中，第一透明导电层320包括P1间隙以防止电化学设备300的电短路。在一个实施方式中，第一透明导电层320通过P1间隙与第二透明导电层370电隔离。在一个实施方式中，第一透明导电层320电连接至第一透明导电层360。在一个实施方式中，金属氧化物膜335可介于阴极电化学层330与阳极电化学层340之间。在一个实施方式中，金属氧化物膜335可位于阴极电化学层330上。在一个实施方式中，金属氧化物膜335可位于层380上。

在另一实施方式中，层380可介于阴极电化学层330与阳极电化学层340之间。在一个实施方式中，层380可位于阴极电化学层330上。在一个实施方式中，层380可位于金属氧化物膜335上。在又一实施方式中，层380可位于阳极电化学层340上。层380可包含硅酸盐、硅氧化物、钨氧化物、钽氧化物、铌氧化物、硼酸盐、铝氧化物、硅酸锂、硅酸锂铝、硼酸锂铝、氟化锂铝、硼酸锂、氮化锂、硅酸锂锆、铌酸锂、硼硅酸锂、磷硅酸锂、其他锂基陶瓷材料、锂盐和掺杂剂，掺杂剂包括锂、钠、氢、氘、钾、钙、钡、锶、镁或它们的组合。在一个实施方式中，层380可具有介于0.5nm与11nm之间的厚度。在一个实施方式中，层380可具有不大于10nm，诸如5nm、不大于4nm、不大于3nm、不大于2nm、或不大于1nm的厚度。

阳极电化学层340可介于第二透明导电层350与阴极电化学层330之间。在一个实施方式中，第二透明导电层350可位于阳极电化学层340上。在一个实施方式中，阳极电化学层340可位于层380上。在另一实施方式中，阳极电化学层340可位于金属氧化物膜335上。

在另一实施方式中，电化学设备200和300可包括附加层。在一个实施例中，可在阳极电化学层上沉积包含氧化硅的密封层。

图5是根据本公开的实施方式的描绘用于形成电致变色设备的过程500的流程图。图4A至图4E是根据本公开的实施方式的在各种制造阶段的电致变色设备400的示意性剖视图。电致变色设备400可与上文所述的电致变色设备200和300相同。该过程可包括提供基底410。基底410可类似于上文所述的基底210、310。在操作510处，可在基底410上沉积第一透明导电层420，如图3A所示。第一透明导电层420可类似于上文所述的第一透明导电层220、320。在一个实施方式中，第一透明导电层420的沉积可通过在包含氧气和氩气的溅射气体中，以介于0.1m/min与0.5m/min之间的速率，在介于200℃与400℃之间的温度下，以介于5kW与20kW之间的功率进行溅射沉积来执行。在一个实施方式中，溅射气体包含介于40％与80％之间的氧气以及介于20％与60％之间的氩气。在一个实施方式中，溅射气体包含50％的氧气和50％的氩气。在一个实施方式中，溅射沉积的温度可介于250℃与350℃之间。在一个实施方式中，第一透明导电层420可通过以介于10kW与15kW之间的功率进行溅射沉积来执行。

在一个实施方式中，可在基底410与第二透明导电层220、320之间沉积中间层。在一个实施方式中，中间层可包括绝缘层，诸如抗反射层。抗反射层可包含氧化硅、氧化铌或它们的任意组合。在特定实施方式中，中间层可为抗反射层，其可用于帮助减小反射。抗反射层可具有介于下伏层(下伏层的折射指数可为大约2.0)与清洁的干燥空气或惰性气体诸如Ar或N2(许多气体具有大约1.0的折射指数)之间的折射指数。在实施方式中，抗反射层可具有在1.4至1.6范围内的折射指数。抗反射层可包含具有合适的折射指数的隔热材料。在特定实施方式中，抗反射层可包含二氧化硅。抗反射层的厚度可被选择为薄并且提供足够的抗反射性质。抗反射层的厚度可至少部分地取决于电致变色层430和反电极层的折射指数。中间层的厚度可在20nm至100nm的范围内。

在操作520处并且如图4B中可见，可在第一透明导电层420上沉积电致变色层430。电致变色层430可类似于上文所述的电致变色层230、330。在一个实施方式中，电致变色层430的沉积可通过在包含氧气和氩气的溅射气体中，在介于23℃与400℃之间的温度下溅射沉积钨来执行。在一个实施方式中，溅射气体包含介于40％与80％之间的氧气以及介于20％与60％之间的氩气。在一个实施方式中，溅射气体包含50％的氧气和50％的氩气。在一个实施方式中，溅射沉积的温度介于100℃与350℃之间。在一个实施方式中，溅射沉积的温度介于200℃与300℃之间。钨的附加沉积物可被溅射沉积在包含100％氧气的溅射气体中。

在操作530处并且如图4C中可见，可在电致变色层430上沉积金属层435。金属层435可类似于上文所述的金属层235、335。金属层435可包含锂、钠、氧化的锂、Li2WO4、钨、镍、碳酸锂、氢氧化锂、过氧化锂或它们的组合。在一个实施方式中，金属层435的沉积可通过以介于5kW与12kW之间的功率进行溅射沉积来执行。在一个实施例中，功率是脉冲的。在另一实施例中，溅射靶可旋转成指向远离基底的方向。可在包含氧气和氩气的溅射气体中，在介于23℃与500℃之间的温度下沉积金属。在一个实施方式中，溅射沉积的温度介于150℃与450℃之间。在另一实施方式中，金属层435的沉积可在包含介于0％与5％之间的氧气以及介于100％至95％之间的氩气的溅射气体中执行。在一个实施方式中，可沉积金属层435以形成厚度介于1nm与5nm之间的层。在一个实施方式中，金属层可具有不大于5nm，诸如不大于4nm、不大于3nm、不大于2nm、或不大于1nm的厚度。

在另一实施方式中，可在金属层435上沉积MOxNy层。在另一实施方式中，可在阴极电致变色层330上沉积MOxNy层。MOxNy层可类似于MOxNy层380。在一个实施方式中，MOxNy层的沉积可通过在包含氧气和氩气的溅射气体中，在介于150℃与450℃之间的温度下溅射沉积二氧化硅、锂来执行。在一个实施方式中，溅射气体包含介于40％与80％之间的氧气以及介于20％与60％之间的氩气。在一个实施方式中，可沉积MOxNy层以形成厚度介于1nm与12nm之间的层。在一个实施例中，可沉积MOxNy层以形成厚度介于2nm与8nm之间的层。在一个实施方式中，金属层可具有不大于12nm，诸如10nm、不大于5nm、不大于4nm、不大于3nm、不大于2nm、或不大于1nm的厚度。

在操作540处，可氧化金属层435以形成金属氧化物膜436。金属层435的氧化可在沉积任何后续层(诸如阳极电化学层440)之前完成。在一个实施方式中，金属氧化物膜436可位于阴极电化学层430上。在另一实施方式中，金属氧化物膜436可位于MOxNy层上。在一个实施例中，可在破坏真空之后但在沉积任何后续层之前执行氧化金属层以形成金属氧化物膜436。在另一实施例中，可在包含离子化气体的环境中执行氧化金属层435以形成金属氧化物膜436。在又一实施例中，氧化金属层435以形成金属氧化物膜436可在受控环境中发生，而不会破坏真空，而是通过将氧化剂引入受控环境中来进行。离子化剂可包含氩、氧、氮、氧离子和氮离子或它们的任意组合。在不希望束缚于任何特定理论的情况下，应当相信，在形成上覆层之前，氧化沉积的金属层435以在阴极电活性界面处且沿着阴极电活性界面形成各种化合物。可以理解，该处理以如下方式改性金属富集区域，使得可看到各种性能优势，诸如切换速度更快且着色颜色更丰富，如下所示。

在一个实施方式中，氧化金属层435以形成金属氧化物膜436可结合加热沉积的层来进行。在一个实施方式中，可在大气空气中在介于23℃与500℃之间的温度下将基底410、第一透明导电层420、金属层435和电致变色层430加热1分钟至30分钟。换句话说，基底和后续沉积层在被加热之前可能会破坏真空。在一个实施方式中，可在大气中将基底和后续层加热1分钟至5分钟。在一个实施方式中，可使用等离子体源在氧气环境中原位氧化金属层435。这样，基底410、第一透明导电层420、金属层435和阴极电化学层430可被等离子体源加热，并且金属层435在后续层沉积之前被氧化。在一个实施方式中，可在介于200℃与400℃之间的温度下加热基底410、第一透明导电层420、金属层435和电致变色层430。在一个实施方式中，可在介于300℃与380℃之间的温度下加热基底410、第一透明导电层420、金属层435和电致变色层430。

在又一实施方式中，可在低温氧化工艺中氧化金属层435以形成金属膜436。在一个实施方式中，温度可介于23℃与100℃之间。在一个实施方式中，可在富含卤素的环境中氧化基底和后续层。富含卤素的环境可包含20％至100％的氧气和0％至80％的氮气。在一个实施方式中，富含卤素的环境可包含100％的氧气。在一个实施方式中，富含卤素的环境可包含二氧化碳。

在操作550处，在金属膜436被氧化之后，可在金属氧化物膜436上沉积反电极层440。在一个实施方式中，反电极层440沉积在MOxNy层上。反电极层440可类似于上文所述的反电极层240、340。在一个实施方式中，反电极层440的沉积可通过在包含氧气和氩气的溅射气体中，在介于20℃与50℃之间的温度下溅射沉积钨、镍和锂来执行。在一个实施方式中，溅射气体包含介于60％与80％之间的氧气以及介于20％与40％之间的氩气。在一个实施方式中，溅射沉积的温度介于22℃与32℃之间。

在操作560处并且如图4E中可见，可在反电极层440上沉积第二透明导电层450。第二透明导电层450可类似于上文所述的第二透明导电层450。在一个实施方式中，第二透明导电层450的沉积可通过在包含氧气和氩气的溅射气体中，在介于20℃与50℃之间的温度下，以介于5kW与20kW之间的功率进行溅射沉积来执行。在一个实施方式中，溅射气体包含介于1％与10％之间的氧气以及介于90％与99％之间的氩气。在一个实施方式中，溅射气体包含8％的氧气和92％的氩气。在一个实施方式中，溅射沉积的温度介于22℃至32℃之间。在一个实施方式中，可在介于300℃与500℃之间的温度下将基底410、第一透明导电层420、电致变色层430、反电极层440和第二透明导电层450加热2分钟至10分钟。在一个实施方式中，可在第二透明导电层450上沉积附加层。

在沉积第二透明导电层450之后，可在介于300℃与700℃之间的温度下加热包括基底410、第一透明导电层420、阴极电化学层430、金属氧化物膜436、阳极电化学层440和第二透明导电层450的叠堆。在一个实施方式中，在介于400℃与450℃之间的温度下加热该叠堆。在一个实施方式中，可在介于400℃与670℃之间的温度下加热基底410、第一透明导电层420、阴极电化学层430、金属氧化物膜436、阳极电化学层440和第二透明导电层450。在一个实施方式中，将叠堆加热介于1分钟与30分钟之间的时段。在一个实施方式中，将叠堆加热介于3分钟与5分钟之间的时段。在一个实施方式中，通过激光退火来加热叠堆。在另一实施方式中，在破坏真空之后加热叠堆。

随后可将任何电化学设备作为隔热玻璃单元的一部分进行处理。一旦经过处理，就可使用切换速度参数来评估电化学设备的性能。然而，有几个因素会影响切换速度参数，并且取决于设备的尺寸，每个因素都可能是限速步骤。隔热玻璃单元可以是介于10”x10”至40”x42”之间的窗口。在另一实施例中，隔热玻璃单元可以是介于10”x10”至20”x22”之间的窗口。在一个实施例中，隔热玻璃单元可以是大于10”平方，诸如大于12”平方、或大于15”平方、或大于20”平方、或大于30”平方或大于35”平方的窗口。在另一实施例中，窗口为矩形并且大于10”x12”，诸如大于10”x14”、或大于12”x14”、或大于20”x24”。影响切换速度参数的因素是贯穿叠层厚度的阻抗、透明导电氧化物层和锂离子驱动力。为了进一步说明，下面给出几个示例。取决于电化学设备的尺寸，每个因素都可能是限速步骤。在设备小于10”x10”的一个实施例中，限速步骤可以是贯穿叠堆厚度的阻抗。贯穿叠堆厚度的阻抗限制了叠堆层之间锂离子移动的速度。然而，取决于最终电化学设备中每一层的厚度，叠堆中的每一层表现不同。因此，很难精确定位引起最大阻抗的确切层。发明人发现，通过测量各种尺寸的电化学设备、测量各种纵横比、测量各种层厚度以及将数据与基于物理的模型相关联，可将阻抗信号显示为到叠堆每一层的频率的函数。通过确定到叠堆每一层的频率，可确定哪一层引起最大阻抗。这样，可随着在上述过程期间沉积每一层来调整沉积时间量，以增加切换速度。

在设备大于10”x10”的一个实施例中，限速步骤可以是透明导电氧化物(TCO)层。每个TCO层均可由不同的材料制成，从而导致不同的电阻性质。例如，在汇流排在设备边缘处间隔开且设备宽度大于10”的设备中，通过透明导电氧化物层的电子传导可能是切换速度参数的限速步骤。因此，在具有较大汇流排间距的电化学设备中，如在大于10”的设备中可见，切换速度参数可能会更慢。换句话说，在汇流排间距与切换速度参数之间存在逆向性质；随着汇流排间距的增大，切换速度减小。然而，通过如上所述沉积TCO，发明人已经能够减小TCO层中的电阻并增加切换速度参数。

另外，随着锂离子从一层移动到另一层，施加到电化学设备的电压可确定锂离子的驱动力。静止时，锂离子主要驻留在反电极层中，在该反电极层中，锂离子的势能低于在电化学层中的势能，并且激活势垒阻止了它们在电致变色层中移动。所施加的电压改变了反电极层和电致变色层的相对势能，并且还改变了激活势垒高度，使得锂离子从反电极层移动至电化学层。电压越高，克服激活势垒的速度越快，锂离子向电致变色层移动的速度越快，从而改善了设备的切换速度参数。然而，如果电压过高，则电压可能会损坏各层中的材料并引入电子泄漏电流。因此，必须根据每层的厚度来调整驱动力或所施加的电压。对于本文所述的设备，可使用介于-5V与+5V之间的电压。

图9是根据本公开的实施方式的隔热玻璃窗单元900的示意图。隔热玻璃单元900可包括第一面板905、联接至第一面板的电化学设备920、第二面板910以及介于第一面板905与第二面板910之间的间隔件915。第一面板905可为玻璃面板、蓝宝石面板、氧氮化铝面板或尖晶石面板。在另一实施方式中，第一面板可包含透明聚合物，诸如聚丙烯酸类化合物、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酯、聚醚、聚乙烯、聚酰亚胺、聚砜、聚硫化物、聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、另一合适的透明聚合物，或前述聚合物的共聚物。第一面板905可以是柔性的，也可以不是柔性的。在特定实施方式中，第一面板905可为浮法玻璃或硼硅酸盐玻璃并且具有在2mm至20mm范围内的厚度。第一面板905可为经热处理面板、经热增强面板或经钢化面板。在一个实施方式中，电化学设备920联接至第一面板905。在另一实施方式中，电化学设备920位于基底925上，并且基底925联接至第一面板905。在一个实施方式中，层压夹层930可设置在第一面板905与电化学设备920之间。在一个实施方式中，层压夹层930可设置在第一面板905与含有电化学设备920的基底925之间。电化学设备920可位于基底925的第一侧921上，并且层压夹层930可联接至基底的第二侧922。第一侧921可与第二侧922平行并且相对。

第二面板910可为玻璃面板、蓝宝石面板、氧氮化铝面板或尖晶石面板。在另一实施方式中，第二面板可包含透明聚合物，诸如聚丙烯酸类化合物、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酯、聚醚、聚乙烯、聚酰亚胺、聚砜、聚硫化物、聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、另一合适的透明聚合物，或前述聚合物的共聚物。第二面板可以是柔性的，也可以不是柔性的。在特定实施方式中，第二面板910可为浮法玻璃或硼硅酸盐玻璃并且具有在5mm至30mm范围内的厚度。第二面板910可为经热处理面板、经热增强面板或经钢化面板。在一个实施例中，间隔件915可介于第一面板905与第二面板910之间。在另一实施例中，间隔件915介于基底925与第二面板910之间。在又一实施例中，间隔件915介于电化学设备920与第二面板910之间。

在另一实施方式中，隔热玻璃单元900可进一步包括附加层。隔热玻璃单元900可包括第一面板、联接至第一面板905的电化学设备920、第二面板910、介于第一面板905与第二面板910之间的间隔件915、第三面板以及介于第一面板905与第二面板910之间的第二间隔件。在一个实施方式中，电化学设备可位于基底上。基底可使用层压夹层联接至第一面板。第一间隔件可介于基底与第三面板之间。在一个实施方式中，基底在一侧上联接至第一面板并且在另一例上与第三面板间隔开。换句话说，第一间隔件可介于电化学设备与第三面板之间。第二间隔件可介于第三面板与第二面板之间。在这样的实施例中，第三面板介于第一间隔件与第二间隔件之间。换句话说，第三面板在第一侧上联接至第一间隔件，并且在与第一侧相对的第二侧上联接至第二间隔件。

上文所述和在附图中示出的实施方式不限于矩形设备。相反，这些描述和附图仅意在描绘设备的-剖视图，而不意在以任何方式限制这种设备的形状。例如，该设备可形成为除矩形之外的形状(例如，三角形、圆形、弓形结构等)。再例如，该设备可以是三-维形状的(例如，凸形、凹形等)。

许多不同的方面和实施方式都是可能的。以下描述了那些方面和实施方式中的一些。在阅读本说明书之后，本领域的技术人员会理解，那些方面和实施方式仅是说明性的，并不限制本发明的范围。示例性实施方式可根据下文列出的任何一个或多个实施方式。

实施方式1.一种电化学设备，包括第一透明导电层、覆盖在所述第一透明导电层上的阴极电化学层、覆盖在所述阴极电化学层上的阳极电化学层、第二透明导电层以及在23℃下不大于0.68s/mm，诸如0.6、不大于0.5、或不大于0.4的切换速度参数。

实施方式2.一种电化学设备，包括第一透明导电层、覆盖在所述第一透明导电层上的阴极电化学层、覆盖在所述阴极电化学层上的阳极电化学层、第二透明导电层以及在-20℃下不大于1.0s/mm，诸如0.9s/mm、不大于0.8s/mm、或不大于0.7s/mm的切换速度参数。

实施方式3.一种电化学设备，包括第一透明导电层、覆盖在所述第一透明导电层上的阴极电化学层、覆盖在所述阴极电化学层上的阳极电化学层、第二透明导电层以及小于1.5/log(ohm)，诸如小于1.2/log(ohm)、或小于1/log(ohm)的阻抗参数log|Z|。

实施方式4.一种电化学设备，包括第一透明导电层、覆盖在所述第一透明导电层上的阴极电化学层、覆盖在所述阴极电化学层上的阳极电化学层、第二透明导电层以及在8分钟时小于2.5L*，诸如2.4L*、小于2.3L*、小于2.2L*、小于2.1L*、小于1.9L*、小于1.8L*、小于1.7L*、小于1.6L*、小于1.5L*、小于1.4L*、小于1.3L*、小于1.2L*、或、小于1.1L*的阴影参数。

实施方式5.一种隔热玻璃窗单元，包括第一面板和联接至所述第一面板的电化学设备。所述电化学设备包括第一透明导电层、覆盖在所述第一透明导电层上的阴极电化学层、覆盖在所述阴极电化学层上的阳极电化学层和第二透明导电层。所述隔热玻璃窗单元还包括第二面板、设置在所述第一面板与所述第二面板之间的间隔件框架以及在-20℃下小于8％，诸如小于7％、小于6％、小于5％、小于4％、小于3％的着色透射参数。

实施方式6.根据实施方式1至4中任一项的电化学设备，进一步包括基底，其中所述第一透明导电层位于所述基底上。

实施方式7.根据实施方式5或6中任一项所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，其中所述基底包括玻璃、蓝宝石、氧氮化铝、尖晶石、聚丙烯酸酯化合物、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酯、聚醚、聚乙烯、聚酰亚胺、聚砜、聚硫化物、聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、另一合适的透明聚合物、前述聚合物的共聚物、浮法玻璃、硼硅酸盐玻璃或它们的任意组合。

实施方式8.根据实施方式1至5中任一项所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，进一步包括介于所述阴极电化学层与所述阳极电化学层之间的金属氧化物膜。

实施方式9.根据实施方式1至5中任一项所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，其中所述阴极电化学层包含电致变色材料。

实施方式10.根据实施方式9所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，其中所述电致变色材料包括WO3、V2O5、MoO3、Nb2O5、TiO2、CuO、Ni2O3、NiO、Ir2O3、Cr2O3、Co2O3、Mn2O3、混合氧化物(例如，W-Mo氧化物、W-V氧化物)、锂、铝、锆、磷、氮、氟、氯、澳、碘、砹、硼、含锂或不含锂的硼酸盐、含锂或不含锂的钽氧化物、含锂或不含锂的镧基材料、另一锂基陶瓷材料或它们的任意组合。

实施方式11.根据实施方式1至5中任一项所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，进一步包括介于所述反电极层与所述电致变色层之间的金属氧化物膜。

实施方式12.根据实施方式11所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，其中所述金属氧化物膜包含锂、钠、氢、氘、钾、钙、钡、锶、镁、氧化的锂、Li2WO4、钨、镍、碳酸锂、氢氧化锂、过氧化锂或它们的任意组合。

实施方式13.根据实施方式8所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，其中所述金属氧化物膜不包含聚合物。

实施方式14.根据实施方式1至5中任一项所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，进一步包括介于所述阴极电化学层与所述阳极电化学层之间的MOxNy层，M为金属，x介于0.1-6之间，并且y介于0.1-6之间。

实施方式15.根据实施方式14所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，其中所述金属包括硅酸盐、硅氧化物、钨氧化物、钽氧化物、铌氧化物、硼酸盐、铝氧化物、硅酸锂、硅酸锂铝、硼酸锂铝、氟化锂铝、硼酸锂、氮化锂、硅酸锂锆、铌酸锂、硼硅酸锂、磷硅酸锂、其他锂基陶瓷材料、锂盐和掺杂剂，所述掺杂剂包括锂、钠、氢、氘、钾、钙、钡、锶、镁或它们的组合。

实施方式16.根据实施方式1至5中任一项所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，其中所述MOxNy层具有不大于10nm，诸如5nm、不大于4nm、不大于3nm、不大于2nm、或不大于1nm的厚度。

实施方式17.根据实施方式1至5中任一项所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，其中所述第一透明导电层包含氧化铟、氧化铟锡、掺杂氧化铟、氧化锡、掺杂氧化锡、氧化锌、掺杂氧化锌、氧化钌、掺杂氧化钌和它们的任意组合。

实施方式18.根据实施方式1至5中任一项所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，其中所述第二透明导电层包含氧化铟、氧化铟锡、掺杂氧化铟、氧化锡、掺杂氧化锡、氧化锌、掺杂氧化锌、氧化钌、掺杂氧化钌和它们的任意组合。

实施方式19.根据实施方式1至5中任一项所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，其中所述阳极电化学层包含无机金属氧化物电化学活性材料，诸如WO3、V2O5、MoO3、Nb2O5、TiO2、CuO、Ir2O3、Cr2O3，Co2O3，Mn2O3、Ta2O5、ZrO2、HfO2、Sb2O3、含锂或不含锂的镧基材料、另一种锂基陶瓷材料、氧化镍(NiO、Ni2O3或两者的组合)和Li、氮、Na、H或另一离子、任何卤素或它们的任意组合。

实施方式20.根据实施方式1至5中任一项所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，其中所述第二透明导电层包含介于10nm至约600nm之间的厚度。

实施方式21.根据实施方式1至5中任一项所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，其中所述第一透明导电层包含介于10nm至约600nm之间的厚度。

实施方式22.根据实施方式1至5中任一项所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，其中所述阴极电化学层包含介于40nm至约600nm之间的厚度。

实施方式23.根据实施方式1至5中任一项所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，其中所述阳极电化学层包含介于40nm至约500nm之间的厚度。

实施方式24.根据实施方式11所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，其中所述金属氧化物膜具有不大于10nm，诸如5nm、不大于4nm、不大于3nm、不大于2nm、或不大于1nm的厚度。

实施方式25.根据实施方式5或6中任一项所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，其中所述基底具有不大于16mm，诸如12mm、不大于10mm、不大于8mm、不大于6mm、不大于5mm、不大于3mm、不大于2mm、不大于1.5mm、不大于1mm、或不大于0.01mm的厚度。

实施方式26.根据实施方式1至5中任一项所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，进一步包括介于所述阴极电化学层与所述阳极电化学层之间的SiOx:Al层。

实施方式27.根据实施方式5或6中任一项所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，进一步包括联接至所述基底的第一面板和介于所述基底与所述第一面板之间的层压层。

实施方式28.根据实施方式1至4中任一项所述的电化学设备，进一步包括联接至所述第一面板的第二面板。

实施方式29.根据实施方式28所述的电化学设备，进一步包括设置在所述第一面板与所述第二面板之间的间隔件框架。

实施方式30.根据实施方式1至5中任一项所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，进一步包括层压夹层。

实施方式31.根据实施方式30所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，其中所述层压夹层介于所述第一面板与所述电化学设备之间。

实施方式32.根据实施方式1至5中任一项所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，进一步包括位于所述第二透明导电层上方的保护层。

实施方式33.根据实施方式5至28中任一项所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，进一步包括第三面板和第二间隔件框架，其中所述第三面板和所述第二间隔件框架设置在所述第二面板与所述电化学设备之间。

实施方式34.根据实施方式1至5中任一项所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，其中所述电化学设备为可变透射设备。

实施方式35.根据实施方式1至5中任一项所述的电化学设备或隔热玻璃窗单元，其中所述电化学设备为薄膜电池。

实施方式36.一种形成电化学设备的方法，所述方法包括：(a)提供基底；(b)在所述基底上沉积第一透明导电层；(c)在所述第一导电层上沉积阴极电化学层；(d)在所述阴极电化学层上沉积金属层；(e)氧化所述金属层以在所述阴极电化学层上形成金属氧化物膜；(f)在所述阴极电化学层上沉积阳极电化学层；以及(g)在所述反电极层上沉积第二透明导电层。

实施方式37.根据实施方式36所述的方法，进一步包括在介于23℃与500℃之间的温度下加热所述基底、所述第一透明导电层、所述阴极电化学层和所述金属氧化物，然后再沉积所述阴极电化学层。

实施方式38.根据实施方式36所述的方法，进一步包括在所述金属氧化物膜上沉积MOxNy层，然后再氧化所述金属层以形成所述金属氧化物膜，其中M为金属，x介于0.1-6之间，并且y介于0.1-6之间。

实施方式39.根据实施方式36所述的方法，其中所述阴极电化学层包含电致变色材料。

实施方式40.根据实施方式39所述的方法，其中所述电致变色材料包括WO3、V2O5、MoO3、Nb2O5、TiO2、CuO、Ni2O3、Ir2O3、Cr2O3、Co2O3、Mn2O3、混合氧化物(例如，W-Mo氧化物、W-V氧化物)、锂、铝、锆、磷、硼、含锂或不含锂的硼酸盐、含锂或不含锂的钽氧化物、含锂或不含锂的镧基材料、另一锂基陶瓷材料或它们的任意组合。

实施方式41.根据实施方式36所述的方法，其中通过溅射沉积钨来执行在所述第一导电层上沉积所述阴极电化学层。

实施方式42.根据实施方式41所述的方法，其中在包含介于40％与80％之间的氧气以及介于20％与60％之间的氩气的溅射气体中，在介于23℃与450℃之间的温度下执行在所述第一导电层上沉积所述阴极电化学层。

实施方式43.根据实施方式36所述的方法，其中通过溅射沉积来执行在所述阴极电化学层上沉积所述金属层。

实施方式44.根据实施方式35所述的方法，其中在使靶转向远离所述基底后，通过溅射沉积来执行在所述阴极电化学层上沉积所述金属层。

实施方式45.根据实施方式44所述的方法，其中在包含介于0％与5％之间的氧气以及介于100％至95％之间的氩气的溅射气体中，在介于23℃与500℃之间的温度下执行在所述阴极电化学层上沉积所述金属层。

实施方式46.根据实施方式36所述的方法，其中所述金属层包含锂、钠、氧化的锂、Li2WO4、钨、镍、碳酸锂、氢氧化锂、过氧化锂或它们的组合。

实施方式47.根据实施方式36所述的方法，其中所述金属层包含锂、钠、氢、氘、钾、钙、钡、锶、镁、氧化的锂、Li2WO4、钨、镍、碳酸锂、氢氧化锂、过氧化锂或它们的任意组合。

实施方式48.根据实施方式36所述的方法，其中所述第一透明导电层、所述阴极电化学层、所述阳极电化学层、所述第二透明导电层和所述金属氧化物膜均不包含聚合物。

实施方式49.根据实施方式36所述的方法，其中所述金属层具有不大于10nm，诸如5nm、不大于4nm、不大于3nm、不大于2nm、或不大于1nm的厚度。

实施方式50.根据实施方式38所述的方法，其中所述MOxNy层具有不大于10nm，诸如5nm、不大于4nm、不大于3nm、不大于2nm、或不大于1nm的厚度。

实施方式51.根据实施方式36所述的方法，进一步包括在介于23℃与500℃之间的温度下加热所述基底、所述第一透明导电层、所述阴极电化学层、所述金属氧化物膜、所述阳极电化学层和所述第二透明导电层。

实施方式52.根据实施方式36所述的方法，其中所述电化学设备包含在23℃下不大于0.58s/mm的切换速度参数。

实施方式53.根据实施方式36所述的方法，其中所述电化学设备包含在-20℃下不大于1.1s/mm的切换速度参数。

实施方式54.根据实施方式36所述的方法，其中所述电化学设备包含小于1.5/log(ohm)，诸如小于1.2/log(ohm)、或小于1/log(ohm)的阻抗参数log|Z|。

实施方式55.根据实施方式37所述的方法，其中在大气空气中将所述基底、所述第一透明导电层、所述阴极电化学层和所述金属氧化物膜加热1分钟至30分钟。

实施方式56.根据实施方式37所述的方法，其中在介于20％与100％之间的氧气和介于0％至80％的氮气中将所述基底、所述第一透明导电层、所述阴极电化学层和所述金属氧化物膜加热1分钟至30分钟。

实施方式57.根据实施方式37所述的方法，其中在介于200℃与500℃之间的温度下加热所述基底、所述第一透明导电层、所述阴极电化学层和所述金属氧化物膜。

实施方式58.根据实施方式37所述的方法，其中在介于250℃与500℃之间的温度下加热所述基底、所述第一透明导电层、所述阴极电化学层和所述金属氧化物膜。

实施方式59.根据实施方式48所述的方法，其中通过溅射沉积来执行在所述第二导电层上沉积所述阳极电化学层。

实施方式60.根据实施方式48所述的方法，其中通过溅射沉积溅射沉积钨、镍和锂来执行在所述第二导电层上沉积所述阳极电化学层。

实施方式61.根据实施方式48所述的方法，其中在包含介于80％与100％之间的氧气的溅射气体中，在介于20℃与50℃之间的温度下执行在所述第一导电层上沉积所述阳极电化学层。

实施方式62.根据实施方式36所述的方法，其中在介于200℃与500℃之间的温度下在所述基底上沉积所述第一透明导电层。

实施方式63.根据实施方式36所述的方法，其中在介于200℃与500℃之间的温度下在所述阳极电化学层上沉积第二透明导电层。

实施方式64.根据实施方式36所述的方法，其中所述基底包括玻璃、蓝宝石、氧氮化铝、尖晶石、聚丙烯酸酯化合物、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酯、聚醚、聚乙烯、聚酰亚胺、聚砜、聚硫化物、聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、另一合适的透明聚合物、前述聚合物的共聚物、浮法玻璃、硼硅酸盐玻璃或它们的任意组合。

实施方式65.根据实施方式36所述的方法，其中所述基底具有不大于16mm，诸如12mm、不大于10mm、不大于8mm、不大于6mm、不大于5mm、不大于3mm、不大于2mm、不大于1.5mm、不大于1mm、或不大于0.01mm的厚度。

实施方式66.根据实施方式36所述的方法，其中所述第一透明导电层包含氧化铟、氧化铟锡、掺杂氧化铟、氧化锡、掺杂氧化锡、氧化锌、掺杂氧化锌、氧化钌、掺杂氧化钌和它们的任意组合。

实施方式67.根据实施方式36所述的方法，其中所述第一透明导电层包括介于10nm至约600nm之间的厚度。

实施方式68.根据实施方式36所述的方法，其中所述阴极电化学层包括在40nm至约600nm之间的厚度。

实施方式69.根据实施方式36所述的方法，其中所述阳极电化学层包含无机金属氧化物电化学活性材料，诸如WO3、V2O5、MoO3、Nb2O5、TiO2、CuO、Ir2O3、Cr2O3，Co2O3，Mn2O3、Ta2O5、ZrO2、HfO2、Sb2O3、含锂或不含锂的镧基材料、另一种锂基陶瓷材料、氧化镍(NiO、Ni2O3或两者的组合)和Li、氮、Na、H或另一离子、任何卤素或它们的任意组合。

实施方式70.根据实施方式36所述的方法，其中所述第二透明导电层包含氧化铟、氧化铟锡、掺杂氧化铟、氧化锡、掺杂氧化锡、氧化锌、掺杂氧化锌、氧化钌、掺杂氧化钌和它们的任意组合。

实施方式71.根据实施方式36所述的方法，其中所述第二透明导电层包含介于10nm至约600nm之间的厚度。

实施方式72.根据实施方式38所述的方法，其中所述陶瓷材料包括硅酸盐、硅氧化物、钨氧化物、钽氧化物、铌氧化物、硼酸盐、铝氧化物、硅酸锂、硅酸锂铝、硼酸锂铝、氟化锂铝、硼酸锂、氮化锂、硅酸锂锆、铌酸锂、硼硅酸锂、磷硅酸锂、其他锂基陶瓷材料、锂盐和掺杂剂，所述掺杂剂包括锂、钠、氢、氘、钾、钙、钡、锶、镁或它们的组合。

实施方式73.根据实施方式36所述的方法，进一步包括：将第一面板联接至所述电化学设备，其中所述第一面板使用层压层联接至所述电化学设备；将第二面板联接至所述第一面板；以及将间隔件框架置于所述第一面板与所述第二面板之间。

实施方式74.根据实施方式73所述的方法，进一步包括：将所述电化学设备联接至所述第三面板，其中所述第三面板联接至所述电化学设备；以及将第二间隔件框架置于所述第二面板与所述电化学设备之间。

实施方式75.根据实施方式36所述的方法，进一步包括在所述基底上沉积抗反射层，然后再沉积所述第一透明导电层。

实施方式76.根据实施方式75所述的方法，其中所述抗反射层包含氧化硅和氧化铌。

实施方式77.根据实施方式36所述的方法，其中所述阳极电化学层包含介于40nm至约500nm之间的厚度。

实施方式78.根据实施方式36所述的方法，其中在受控环境内使用离子化剂量氧化所述金属层以在所述阴极电化学层上形成所述金属氧化物膜，其中所述离子化剂包含氧气、氮气和氩气。

实施方式79.根据实施方式36所述的方法，进一步包括在介于400℃与670℃之间的温度下加热所述基底、所述第一透明导电层、所述阴极电化学层、所述金属氧化物膜、所述阳极电化学层和所述第二透明导电层。

实例

提供实例来证明与具有变化的层的其他电化学设备相比，具有金属氧化物膜的电化学设备的性能。对于以下各实例，根据上述各种实施例形成样品1(S1)。对比样品(样品2(S2))被理解为是无离子导电层的实施例，如美国专利8,758,575、美国专利8,582,193和美国专利9,261,751中所述。对比样品(样品3(S3))被理解为是具有离子导电层的实施例，如美国专利9,581,875中所述。

图6是各种样品S1、S2和S3的阻抗的模数曲线图。如图6中可见，阻抗为Z的绝对值。然而，y轴是在100MHz至6MHz范围内的每个频率的相位角。x轴是在20℃下在101-106Hz的频率范围内Z的对数。在参数2处，S1具有小于1.5/log(ohm)，诸如小于1.2/log(ohm)、或小于1/log(ohm)的阻抗参数log|Z|。在参数2处，S2和S3的阻抗大于1.5/log(ohm)。

图7是各种样品S1、S2的着色状态的示意性曲线图。y轴为着色百分比，并且x轴为在-20℃下的漂白百分比。S1具有小于8％，诸如小于7％、小于6％、小于5％、小于4％、或小于3％的着色透射参数。

图8是各种样品S1(a、b和c)、S2和S3的切换速度的示意性曲线图。图8示出了在23℃下切换速度s/mm的95％置信区间。下表1是来自图8的曲线图的数据。

	平均值	标准偏差	低	高
					样品1a(S1a)	0.61	0.07	0.45	0.73
样品1b(S1b)	0.34	0.05	0.28	0.41
					样品1c(S1c)	0.5	.15	.45	.65
样品2(S2)	0.89	0.13	0.76	1.02
					样品3(S3)	0.73	0.20	0.75	1.28

S2的平均切换速度为0.89s/mm，最低切换速度为0.76s/mm。S1a的平均切换速度为0.61s/mm，最高切换速度为0.73s/mm。S1a可与上文S1相同。S1b的平均切换速度为0.34s/mm，最低切换速度为0.28s/mm。S1c的平均切换速度为0.5s/mm，最高切换速度为0.65s/mm。S3的平均切换速度为0.73s/mm，最低切换速度为0.75s/mm。切换速度随温度而变化。下表2是在-20℃下S1和S2的切换速度s/mm的数据。

	平均值	低	高
				样品1(S1)	0.72	0.72	0.72
样品2(S2)	1.22	1.1	1.38

S1的平均切换速度可为0.72s/mm。S2的平均切换速度为1.22s/mm，最低切换速度为1.1s/mm。S1可具有-20℃下不大于1.0s/mm，诸如0.9s/mm、不大于0.8s/mm、或不大于0.7s/mm的切换速度参数。

图10是各种电化学设备S1、S2和S3的阴影效果的示意性曲线图，如通过在十分钟的时段内在太阳区域与阴影区域之间的亮度变化来测得。增量L是太阳区域与阴影区域之间的亮度差。可以看出，S1具有在8分钟时小于2.5L*，诸如2.4L*、小于2.3L*、小于2.2L*、小于2.1L*、小于1.9L*、小于1.8L*、小于1.7L*、小于1.6L*、小于1.5L*、小于1.4L*、小于1.3L*、小于1.2L*、或小于1.1L*的增量L。S2和S3具有高于3的增量L。

图12是各种样品S1(a和b)、S2和S3的切换速度的示意性曲线图。图12示出了5x5cm像素从50％透射率(T)变为5％T所花费的时间(以秒为单位)。每个设备都有通过铜带和超声焊料施加到顶部和底部ITO的电触点。白色LED和光检测器从透明状态开始测量％TL。将+2V施加到像素10分钟，并同时测量％T。下表3是来自图12的曲线图的数据。

	时间(秒)
		样品1a(S1a)	11.9
样品1b(S1b)	10.1
		样品2(S2)	21.6
样品3(S3)	70.3

如表3和图12中均可见，S1具有比S2和S3更快的切换速度。S1a在11.9秒内从50％T变为5％T。S1b在10.1秒内从50％T变为5％T。S2在21.6秒内从50％T变为5％T。S3在70.3秒内从50％T变为5％T。

需注意，并非所有上述一般说明或实例中的行为都是必需的，可能不一定需要具体行为的一部分，并且除描述的那些行为外，还可执行一个或多个进一步的行为。此外，所列活动的次序不一定是执行它们的次序。

为清楚起见，本文在单独实施方式的语境下描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合提供。相反地，为简明起见而在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可单独地提供，或以任何子组合的方式来提供。此外，对以范围表示的值的引用包括该范围内的每个值和所有各值。

上面已经参考具体实施方式描述了益处、其他优点及问题的解决方案。然而，益处、优点、问题的解决方案及可使任何益处、优点或解决方案被想到或变得更加显著的任何特征都不被认为是任何或所有权利要求的关键、所需或必要的特征。

本文所述的实施方式的说明书和图示旨在提供对各种实施方式的结构的一般理解。说明书和图示并不旨在用作对使用了本文所述的结构或方法的装置和系统的所有元件和特征的详尽和全面的描述。单独的实施方式也可在单个实施方式中以组合的方式来提供，并且相反地，为简明起见而在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可单独地提供，或以任何子组合的方式来提供。此外，对以范围表示的值的引用包括该范围内的每个值和所有各值。只有在阅读本说明书之后，许多其他实施方式对于技术人员才是显而易见的。通过本公开内容可以利用和得到其他实施方式，使得可在不脱离本公开的范围的情况下进行结构替换、逻辑替换或其他改变。因此，本公开应被视为说明性的而非限制性的。

Claims (16)

1.一种电化学设备，包括：

第一透明导电层；

阴极电化学层，所述阴极电化学层覆盖在所述第一透明导电层上；

阳极电化学层，所述阳极电化学层覆盖在所述阴极电化学层上；

第二透明导电层；以及

MOxNy层,所述MOxNy层位于所述阴极电化学层与所述阳极电化学层之间，其中M为金属，x介于0.1-6之间，并且y介于0.1-6之间；

其中所述电化学设备包含以下各项中的至少一项：

第一切换速度参数，其在23℃下不大于0.68s/mm；

第二切换速度参数，其在-20℃下不大于1.0s/mm；

阻抗参数log|Z|，其小于1.5/log(ohm)；或

有色透射参数，其在-20℃下小于8％。

2.根据权利要求1所述的电化学设备，其中所述第一切换速度参数在23℃下不大于0.4s/mm。

3.根据权利要求1所述的电化学设备，其中所述第二切换速度参数在-20℃下不大于0.7s/mm。

4.根据权利要求1所述的电化学设备，其中所述阻抗参数log|Z|小于1/log(ohm)。

5.根据权利要求1所述的电化学设备，其中所述有色透射参数在-20℃下小于3％。

6.根据权利要求1所述的电化学设备，进一步包括介于所述阴极电化学层与所述阳极电化学层之间的金属氧化物膜。

7.根据权利要求6所述的电化学设备，其中所述金属氧化物膜包含锂、钠、氢、氘、钾、钙、钡、锶、镁、氧化的锂、Li₂WO₄、钨、镍、碳酸锂、氢氧化锂、过氧化锂或它们的任意组合。

8.根据权利要求7所述的电化学设备，其中所述金属氧化物膜不包含聚合物。

9.根据权利要求1所述的电化学设备，其中所述阴极电化学层包含选自由以下各项组成的组的材料：WO₃、V₂O₅、MoO₃、Nb₂O₅、TiO₂、CuO、Ni₂O₃、NiO、Ir₂O₃、Cr₂O₃、Co₂O₃、Mn₂O₃、W-Mo氧化物、W-V氧化物、锂、铝、锆、磷、氮、氟、氯、溴、碘、砹、硼、含锂或不含锂的硼酸盐、含锂或不含锂的钽氧化物、含锂或不含锂的镧基材料、或它们的任意组合。

10.根据权利要求1所述的电化学设备，其中所述MO_xN_y层包括碱土金属、过渡金属、Ga、Ge、Al、Cd、In、Sn、Sb、Pb、Bi、B、Si、P、S、As、Se、Te、硅酸盐、硅氧化物、钨氧化物、钽氧化物、铌氧化物、硼酸盐、铝氧化物、锂盐和掺杂剂，所述掺杂剂包括锂、钠、氢、氘、钾、钙、钡、锶、镁或它们的组合。

11.根据权利要求1所述的电化学设备，其中所述MO_xN_y层具有不大于10nm的厚度。

12.根据权利要求10所述的电化学设备，其中所述过渡金属为Zn，所述锂盐选自硅酸锂、硅酸锂铝、硼酸锂铝、氟化锂铝、硼酸锂、氮化锂、硅酸锂锆、铌酸锂、硼硅酸锂、和磷硅酸锂。

13.一种电化学设备，包括：

第一透明导电层；

阴极电化学层，所述阴极电化学层覆盖在所述第一透明导电层上；

阳极电化学层，所述阳极电化学层覆盖在所述阴极电化学层上；

MOxNy层，所述MOxNy层介于所述阴极电化学层与所述阳极电化学层之间，其中M为金属，x介于0.1-6之间，并且y介于0.1-6之间；以及

第二透明导电层。

14.根据权利要求13所述的电化学设备，其中所述MOxNy层包括碱土金属、过渡金属、Ga、Ge、Al、Cd、In、Sn、Sb、Pb、Bi、B、Si、P、S、As、Se、Te、硅酸盐、硅氧化物、钨氧化物、钽氧化物、铌氧化物、硼酸盐、铝氧化物、锂盐和掺杂剂，所述掺杂剂包括锂、钠、氢、氘、钾、钙、钡、锶、镁或它们的组合。

15.根据权利要求13所述的电化学设备，其中所述MOxNy层具有大于零且小于10nm的厚度。

16.根据权利要求14所述的电化学设备，其中所述过渡金属为Zn，所述锂盐选自硅酸锂、硅酸锂铝、硼酸锂铝、氟化锂铝、硼酸锂、氮化锂、硅酸锂锆、铌酸锂、硼硅酸锂、和磷硅酸锂。