CN116636063A

CN116636063A - 光学透明聚合物电解质膜

Info

Publication number: CN116636063A
Application number: CN202180088330.9A
Authority: CN
Inventors: N·乌吉达维; J·基德韦尔; D·科莱特
Original assignee: Swamont Luxemburg
Current assignee: Swamont Luxemburg
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2021-12-14
Publication date: 2023-08-22
Also published as: EP4264365A4; WO2022132698A1; AU2021402930A9; KR20230116931A; US12032260B2; AU2021402930A1; US20240319555A1; JP2023554636A; US20220187669A1; CA3204994A1; EP4264365A1

Abstract

提供了用于各种应用的电解质膜或单元，例如电致变色窗。电解膜包括聚合物层，例如热塑性聚氨酯或聚甲基丙烯酸甲酯，以及在聚合物层内的电解质。电解质包括盐和增塑剂。增塑剂包括一种或多种材料，所述材料被选择以提供足够的电导率和光学透明度，以便在需要大量光学透明度和切换速度的应用(例如智能窗)中操作电解质膜。

Description

光学透明聚合物电解质膜

技术领域

本说明大体上涉及电解质膜，特别是涉及用于电致变色单元的电解质膜，例如用于电致变色窗的电解质膜。

背景技术

电致变色窗，也称为智能窗，是一项用于控制通过的日光量而在建筑物中节能的新技术。它们也可以比多孔玻璃产生更少的眩光。它们的效率取决于它们的安置点、大小和天气，这些都会影响日光暴露的量。

具有可切换光透射率和反射率的智能窗正在迅速普及。它们在很大程度上与可持续的节能住宅的新兴趋势息息相关。在智能窗的各种可能的技术中，电致变色是最有前途的技术之一。电致变色是材料的颜色或不透明度随电压的施用而改变的现象。响应于电压而改变透光性能，可以控制通过的光和热的量。一旦发生了变化，就不需要用电来维持已经达到的特定色度。通过这样做，电致变色窗可以根据需要阻挡某些波长的UV、IR或可见光。

电致变色设备或ECD的基本结构通常包括在一个基片上或位于两个基片之间的层压配置的五个叠加的层。在这种结构中，在ECD中主要有三个不同种类的层状材料：电致变色(EC)层、透明导电层和电解质。EC层传导离子和电子，属于混合导体类。电解质层是纯离子导体，将两个EC层隔开。透明导体是纯电子导体。当电子从透明导体与从电解质进入的电荷平衡离子一起进入EC层时，就会发生光吸收。

离子导电层可以是液体，正如在湿电池中发现的那样。这种液体离子导电层的一个实例是含有高氯酸锂的碳酸丙烯酯。具有液体电解质的一个缺点是，虽然它表现出可接受的离子导电性，但它会从ECD中泄漏出来，给终端用户带来巨大风险。为了解决这个问题，离子导电层可以是在环境条件下为固态的聚合物夹层。这种固态离子导电层的实例描述于Killis等,Ionic Conductivity of Polyether-Polyurethane Networks ContainingAlkali Metal Salts.An Analysis of the Concentration Effect,Macromolecules,Vol.17,No.1,1984,pgs.63-66；和Bouridah等,Poly(dimethylsiloxane)-Poly(ethyleneoxide)Based Polyurethane Networks Used As Electrolytes in LithiumElectrochemical Solid State Batteries,Solid State Ionics,15(1985)233-240中，出于所有目的，其完整的披露内容通过引用而完全并入本文。

虽然固体聚合物夹层电解质消除了电解质泄漏的可能性，但它的离子电导率很差。解决这个问题的一个方案是用液体电解质浸泡或增塑聚合物，以结合固态电解质的机械优点和液体电解质的高离子电导率。例如，热塑性聚氨酯聚合物可以用含有锂盐的碳酸丙烯酯增塑。这种膜可以是固态的，并且在环境条件下具有良好的机械强度。此外，与包含含有锂盐添加剂的纯聚合物的膜相比，它的离子电导率也能表现出明显改善。美国专利第8,673,503号描述了这种类型的电解质的实例，出于所有目的，该专利的完整披露内容通过引用而全部并入本文。

虽然例如如上所述的一个的膜在电池或其他应用中可以很好地工作，但它们未针对智能窗而优化，因为它们不够透明。这是因为聚合物和增塑剂彼此不相容，也就是说，它们在溶液中不能完全溶入对方。例如，已经惊奇地发现，用含有8.3％w或12.5％w高氯酸锂(LiClO₄)的43phr碳酸丙烯酯增塑的光学级聚醚基热塑性聚氨酯聚合物(即Lubrizol的Estane AG8451)在环境条件下会出现明显的雾度，尽管所得的膜显示出良好的机械性能。由于聚合物与液体电解质之间的不相容性而导致的光学清晰度的丧失，使得这种聚合物电解质膜在电致变色窗应用中没有什么价值。

因此，需要能够允许将含有有机碳酸酯的电解质并入聚合物膜中，而不损害所得电解质膜的光学清晰度的改进的配方。

发明概述

以下介绍了对所要求保护的主题的简化概述，以提供对所要求保护的主题的某些方面的基本理解。本概述并不是对所要求保护的主题的广泛概述。它既不旨在要确定所要求保护的主题的关键要素，也不是要划定所要求保护的主题的范围。它的唯一目的是以简化的形式介绍所要求的主题的一些概念，作为后面介绍的更详细描述的前奏。

本说明大体上涉及电解质膜，特别是涉及用于电致变色单元的电解质膜，例如用于电致变色窗的电解质膜。在一个方面，电解质膜包括聚合物层和在聚合物层内的电解质。电解质包含盐和增塑剂。增塑剂包含一种或多种材料，这些材料被选择以提供足够的电导率和光学透明度，以便在需要大量光学透明度的应用(例如智能窗)中运行电解质膜。

在某些实施方案中，增塑剂包含与盐一起嵌入到聚合物层中的一种或多种有机碳酸酯和第二增塑剂材料。选择有机碳酸酯和第二中材料使得增塑剂与聚合物层之间的Ra小于约5.0，优选小于或等于约3.79。Ra在本中定义为汉森溶解度参数(Hansen SolubilityParameter)，它通常代表两种材料相互溶解并形成溶液的总体相容性。申请人已经发现，汉森溶解度参数是两种或更多种共溶剂整体光学清晰度的可靠量度。

在某些实施方案中，选择增塑剂的材料以具有通过ASTM D1003-13测量的约2％或更小的雾度。申请人已经发现，本文所述的增塑剂材料还具有相对于某些聚合物约3.79或更小的Ra，这为电解质膜在所需应用例如智能窗中的运行提供了足够的光学透明度。

还选择有机碳酸酯和第二种材料，以提供通过电解质膜的至少约3.85×10^-5西门子/cm，优选约3.85×10^-5至6×10^-4西门子/cm的离子电导率。

在某些实施方案中，有机碳酸酯选自由碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、γ-丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甘油酯、碳酸丁烯酯、碳酸亚烷基酯及其组合组成的组。在示例性实施方案中，有机碳酸酯选自由碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯组成的组。

在一个实施方案中，增塑剂包含两种或更多种混合在一起的有机碳酸酯，例如碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯。申请人已经发现，两种或更多种此类有机碳酸酯的选定混合物可降低增塑剂与聚合物之间的整体Ra，从而提高电解质膜的光学清晰度。在一个这样的实施方案中，增塑剂包含碳酸二乙酯和碳酸丙烯酯的混合物，其为电解质膜提供足够的电导率和光学透明度。在示例性的实施方案中，混合物含有按体积计约40％至90％的碳酸丙烯酯，更优选按体积计约50％至约85％的碳酸丙烯酯，混合物的剩余部分主要包含碳酸二乙酯。

在另一个实施方案中，第二材料选自由二苯甲酸酯、丙烯酸酯单体、邻苯二甲酸酯、脂肪族酯、非脂肪族酯、乙二醇双酯、偏苯三酸酯、癸二酸酯、己二酸酯、对苯二甲酸酯、戊二酸酯(gluterate)、甘油酯、壬二酸酯、马来酸酯、环氧化大豆油、二醇和聚醚、有机磷酸酯、烷基柠檬酸酯、甘油和乙酰化单甘油酯或其混合物组成的组。在该实施方案中，增塑剂含有这些材料中的一种与有机碳酸酯(如上述那些)的组合。申请人已经发现，有机碳酸酯与这些材料中的一种或多种以一定体积百分比的组合，可以降低增塑剂与聚合物之间的整体Ra，从而提高电解质膜的光学清晰度。

在优选的实施方案中，增塑剂的第二材料包含二苯甲酸酯或丙烯酸单体。因此，增塑剂将包含相对体积百分比的有机碳酸酯和二苯甲酸酯或丙烯酸单体，这可以为电解质膜提供足够的电导率和光学清晰度。在示例性实施方案中，二苯甲酸酯或丙烯酸单体具有20％至80％、优选50％至90％的体积百分比，体积的剩余部分包含有机碳酸酯。

合适的增塑剂可以包括，但不限于：(1)碳酸丙烯酯和二苯甲酸酯，其中二苯甲酸酯按体积计占增塑剂的约45％至约95％；(2)碳酸乙烯酯和二苯甲酸酯，其中二苯甲酸酯按体积计占增塑剂的约55％至约95％；(3)碳酸二乙酯和二苯甲酸酯，其中二苯甲酸酯按体积计占增塑剂的约50％至约95％；(4)碳酸乙烯酯和丙烯酸单体，其中丙烯酸单体按体积计占增塑剂的约48％至约75％；(4)碳酸丙烯酯和丙烯酸单体，其中丙烯酸单体按体积计占增塑剂的约33％至约75％；(5)按体积计50％的碳酸乙烯酯和按体积计50％的碳酸丙烯酯的混合物与材料的组合，其中该材料包含二苯甲酸酯，并且其中二苯甲酸酯按体积计占增塑剂的约50％至约95％；(6)按体积计50％的碳酸二乙酯和按体积计50％的碳酸丙烯酯的混合物与材料的组合，其中该材料包含二苯甲酸酯，并且其中二苯甲酸酯按体积计占增塑剂的约5％至约95％；(7)按体积计33％的碳酸二乙酯和按体积计66％的碳酸丙烯酯的混合物与材料的组合，其中该材料包含二苯甲酸酯，并且其中二苯甲酸酯按体积计占增塑剂的约20％至约95％；或(8)按体积计66％的碳酸二乙酯和按体积计33％的碳酸丙烯酯的混合物与材料的组合，其中该材料包含二苯甲酸酯，并且其中二苯甲酸酯按体积计占增塑剂的大于0％至约95％。

聚合物层可以包含任何合适的聚合物，该聚合物对可见光提供足够的透明度，并对该聚合物可能接触的电致变色膜的其他表面表现出合适的黏附性。合适的聚合物包括热塑性聚合物或丙烯酸聚合物，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。在优选实施方案中，聚合物包括热塑性聚合物，例如热塑性聚氨酯(TPU)。在示例性实施方案中，聚合物包括具有约70肖尔(Shore)A至约80肖尔(Shore)D的硬度的脂肪族热塑性聚氨酯。

盐优选包括碱金属盐或碱土金属盐，例如锂盐或带有阳离子的盐，该阳离子具有Na、K、Cs、Mg和Ag元素。适合的锂盐包括：LiCl、LiF、LiI、LiNO₃、LiClO₄、LiBF₄、LiPF₆、LiAsF₆、三氟甲磺酸锂、亚氨基锂、LiTFSI、LiTDI等。

在另一个方面，电致变色单元包括光学透明材料的第一层和光学透明材料的第二层，例如玻璃或其他合适的材料，以及在第一层和第二层之间的离子导电层。离子导电层包括聚合物层、盐和增塑剂。选择增塑剂，使得增塑剂与热塑性聚合物层之间的Ra小于5，优选小于3.79。

电致变色单元还可以包括设置在光学透明材料的第一层和光学透明材料的第二层与离子导电层之间的第一电致变色层和第二电致变色层。该单元还可以包括在每个光学透明材料的第一层和光学透明材料的第二层与第一电致变色层和第二电致变色层之间的透明导电氧化物层。

在另一个方面，提供了包含电致变色单元例如上述电致变色单元的窗。该窗具有大于80％、优选大于约85％的透射率，在小于1分钟、优选小于30秒的范围内的切换速度。

本文对本说明的各种实施方案所满足的理想目标的叙述，并不打算意味着或暗示这些目标中的任何或所有目标都作为基本特征单独或集体地存在于本说明的最一般实施方案或其任何更具体的实施方案中。

附图简要说明

图1是用于窗的电致变色单元的示意图；以及

图2A-2C是说明本文所述各种制剂相对于TPU的Ra的图。

实施方案详述

本说明和附图阐明了示例性实施方案，不应视为限制，权利要求书包括等同物，定义了本说明的范围。在不脱离本说明和权利要求书(包括等同物)范围的情况下，可以进行各种机械、组成、结构和操作上的改变。在某些情况下，没有详细显示或描述众所周知的结构和技术，以避免模糊描述。两个或更多个图中的相似数字代表相同或相似的元素。此外，参考实施方案详细描述的元素及其相关方面，只要切实可行，都可以包括在没有具体显示或描述的其他实施方案中。例如，如果参考一个实施方案详细描述了元素，而没有参照另一实施方案进行描述，那么仍然可以声称该元素包括在第二个实施方案中。此外，本文的说明仅用于说明目的，不一定反映系统或所说明的部件的实际形状、大小或尺寸。

需要注意的是，在本说明书和所附权利要求书中使用的单数形式"a(一个/一种)"、"an(一个/一种)"和"the(该/所述)"，以及任何单词的任何单数使用，都包括复数的指称，除非明确且毫不含糊地限定为一个指称。本文所用术语"包括"及其语法变体旨在是非限制性的，从而对列表中项目的叙述并不排除可以替代或添加到所列项目中的其他类似项目。

除非另有说明，否则任何定量值都是近似值，无论是否注明"约"或"大约"等字样。本文描述的材料、方法和实例仅是说明性的，并非旨在限制。任何分子量或分子质量值都是近似的，仅出于描述而提供。

虽然针对用于窗的电致变色设备或ECD提供了下面的描述，但应当理解的是，本文描述的设备和方法可以很容易地适用于其他各种应用，例如镜子、光学百叶窗、变色眼镜、焊接面罩、航空器窗、显示设备、电致变色玻璃系统、汽车和类似产品的安全夹层玻璃屏幕、动态着色护目镜、可读显示器、头盔观察窗、用触针作图用的纸，以及其他在施加电位后可以改变光学特性或更普遍的电磁传输的设备。

通常，取决于设备的操作模式，即透射模式和反射模式，ECD有两种类型。在透射模式下，导电电极是透明的，并控制通过它们的光强度；这种模式通常用于智能窗应用中。在反射模式中，透明导电电极(TCE)之一被铝、金或银等控制反射光强度的反射表面替代；这种模式在汽车后视镜和EC显示设备中很有用。

电致变色设备也可以根据所用的电解质种类分为两种类型。层状ECD掺入了液体凝胶，而固体电解质ECD则掺入了固体无机或有机材料。电致变色设备的基本结构包括在一个基片上或位于两个基片之间的层压配置的五个叠加的层。

ECD通常包括位于两个基片例如玻璃或柔性聚酯膜之间的五个层。设备的中心部分是称为电解质的离子导体，其确保两个电极材料之间的离子交换。施加电场后，一种电活性材料被还原，而另一种则被氧化，导致它们中的至少一种的颜色或不透明度发生变化，从而引起整个ECD设备的颜色或不透明度的变化。

现在参考图1，代表性的电致变色窗100包括第一光学透明层和第二光学透明层102、104和其间的离子导电层106。光学透明层102、104可以适当地包括透明材料，这应取决于窗100的具体应用。在示例性的实施方案中，层102、104包括玻璃，例如钢化玻璃、层压玻璃、雕刻玻璃等。当然，也有其他可以用作层102、104的基本透明材料，例如陶瓷或聚合材料，例如丙烯酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯或聚膦酸酯基材。

在某些实施方案中，单元100还包括第一电致变色层和第二电致变色层108、116。电致变色层或EC层108、116传导离子和电子，属于混合导体类。电致变色层108、116可以包含过渡金属氧化物、过渡金属络合物、导电聚合物、紫罗碱、聚苯胺、聚噻吩、WO3、普鲁士蓝及其组合。在一些实施方案中，第一电致变色层108是阴极电致变色导电聚合物，例如PEDOT、PProDOT、PEDOP、PTT、PAEM-EDOT以及这些的组合。第二电致变色层110可以包含阳极电致变色导电聚合物，例如聚(BEDOT-NMCz)、PPro-NPrS和衍生物以及这些的组合。

在某些实施方案中，单元100还包括在透明层102、104与电致变色层108、116之间的透明氧化层112、114。透明氧化层112、114是纯电子导体，可以包括任何具有相当低的光吸收的合适材料，例如氧化铟、氧化硅、氧化铟锡、氧化锌或这些的组合。这些金属氧化物中也可以掺入微量氟化物、锑或铝，以提高电导率。也可以使用其他透明导电材料，例如电致变色导电聚合物，例如PEDOT/PSS或碳纳米管涂层。

离子导电层106包括聚合物层和电解质。电解质包含盐和增塑剂，并且可以是固体、液体或凝胶。在优选的实施方案中，盐被有机溶剂增塑或以其他方式嵌入聚合物层中，从而形成液体或凝胶电解质。盐以按重量计约1％至约8％存在，聚合物以按重量计约20％至约70％存在，剩余部分包含增塑溶剂。

在优选的实施方案中，电解质呈膜的形式。根据所需的应用来选择膜的厚度。对于窗和类似的应用，选择厚度以提供电致变色单元操作所需的电导率和窗所需的光学透明度两者。例如，膜可以具有1-125微米、优选约25微米至约125微米、更优选约30约至约70微米的厚度。

在某些实施方案中，可以将聚合物、盐和增塑剂溶解到前体材料中，例如四氢呋喃(THF)或氧杂环戊烷，或类似类型的前体。申请人已经发现，使用涂层化学方法可以制造更薄的膜，这反过来又增加了膜的离子电导率。

选择电解质的成分，以便为所需的应用提供足够的光学透明度和离子电导率。就离子电导率而言，电致变色设备的"切换速度"是电致变色设备将光学密度从完全漂白状态变为完全着色状态所需的时间。对于某些应用，例如智能窗等，设备的最佳切换速度在小于1分钟、优选小于30秒的范围内。

为了满足电致变色设备的切换速度要求，电解质必须具有足够的离子电导率。选择电解质的成分，使得离子导电层106的离子电导率为至少约3.85×10^-5西门子/cm、优选约3.85×10^-5至约6×10^-4西门子/cm，尽管应当认识到在某些应用中，离子电导率可能大于6×10^-4西门子/cm。

透射率是指透过材料或设备的辐射功率与入射辐射功率的比率。透射率通常表示为百分比。例如，透射率为50％(在一个特定的波长)的电致变色设备将吸收一半入射于其上的光线，并允许一半的光线通过。在本文中已经选择成分，使得ECD的透射率至少大于约80％，优选大于约85％。

也可以根据光线透过ECD时看到的"雾度"来评估ECD的光学透明度。雾度可以用雾度仪来测量，雾度仪通常包括光纤光谱仪、带有集成光学放大和准直透镜的光源以及带有漫透射口和样品夹的定制雾度测量球。按照标准测试方法(ASTM D1003-13)测量电解质的雾度。选择电解质的成分，使得雾度为2％或更小。

在不同的湿度和温度条件下，可以从切换时间和透明度(或传输对比度)方面来评估电致变色设备的性能。可以在减压下测试这些设备。可以通过使单元在不同的电压下循环，并在若干个循环后监测清晰状态下％T的变化，来确定操作单元的循环电压。电位循环或阶跃可用于确定所需工作寿命的优选设备电压。

电解质的所有成分形成均匀的、通常是无色的、晶莹剔透的组合物。导电盐完全溶解在聚合物中。

还选择ECD的材料，以便提供足够的可挤压性，使得这些材料能够被挤压到一起，形成最终的ECD设备。可挤压性是指推动或迫使某物通过挤出机所需的力量，例如单螺杆和双螺杆机、同向旋转或逆向旋转、紧密相互啮合的双螺杆混炼机(compounder)等。可以在标准方法下测试一种或多种材料的平均挤出力，即对材料施力，直到它们流过一个出口(或多个出口)，该出口可以是一个或多个槽或孔的形式。压缩材料，直到产品的结构被破坏并通过出口挤出。申请人已经确定，较高的增塑剂水平可能不利地影响液体增塑剂和聚合物的离子电导率和可挤压性。因此，本文所选择的材料提供足够的光学透明度，以及电导率和可挤压性。

聚合物层可以包含任何合适的聚合物，该聚合物对可见光有足够的透明度，并对聚合物在电致变色单元内可能接触的表面表现出合适的黏附性。合适的聚合物包括热塑性聚合物或丙烯酸聚合物，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。在某些方面，聚合物充分交联，以在溶剂存在的情况下形成凝胶。在优选的实施方案中，聚合物包括热塑性聚合物，例如热塑性聚氨酯(TPU)。在示例性实施方案中，聚合物包括具有至少约70Shore A至约80Shore D的硬度的脂肪族热塑性聚氨酯。

当然，本领域的技术人员应当认识到，可以使用其他聚合物材料。例如，采用聚烯烃、聚酯或聚己内酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯，也可能是合适的。另外，也可以使用通过从软固体或粘稠液体预聚物固化而不可逆转地硬化的热固性聚合物和热塑性聚合物的组合。

电解质膜还可以包括两种或多种不同聚合物的混合物，或两种或多种不同的聚合物层。在前一种情况下，可以根据所需的电解质特性来选择聚合物的分子量。

电解质膜还可以包括粒径为约1nm至约20um的填料。当在纯材料上测量时，填料应具有大于80％的光透明度。合适的可能的填料包括聚合物颗粒，例如聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。无机填料，例如玻璃粉、玻璃纳米颗粒、或无机氧化物和混合氧化物，也是合适的。

盐优选包含碱金属盐或碱土金属盐，例如锂盐、卤化锂、锂金属盐和其他锂化合物。合适的锂盐包括LiCl、LiF、LiI、LiNO₃、LiClO₄、LiBF₄、LiPF₆、LiAsF₆、三氟甲磺酸锂、高氯酸锂、亚氨基锂、LiTFSI、LiTDI等。在某些实施方案中，锂盐以按重量计约1-40％，优选约2％至约10％存在。

当然，应当认识到，可以使用其他盐，例如那些带有阳离子的盐，该阳离子具有Na、K、Cs、Mg和Ag元素。也可以使用有机盐，例如辛基硫酸钠、十二烷基苯硫酸锂或类似物质。也可能采用两种或更多种导电盐的混合物。

在某些实施方案中，可在配方中包括离子液体添加剂，以提高增塑剂的离子电导率。离子液体添加剂优选在室温下是液体，可以很容易地与本文所述的一种或多种增塑剂混合。这种离子液体的非限制性实例包括但不限于，1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺([PYR14][TFSI])、1-乙基-3-甲基咪唑鎓双[(三氟甲基)磺酰基]酰亚胺([C2mim][TFSI])、1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(氟磺酰基)酰亚胺([C2mim][FSI])、1-丁基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺(C4mim][TFSI])和1-丁基-3-甲基-咪唑鎓双(氟磺酰基)酰亚胺(C4mim][FSI])及其混合物。

在其他实施方案中，可在配方中包括一类新的纳米材料，以提高离子电导率和/或增加机械强度。这些纳米材料是在加入到增塑剂中时不会解离的固体。它们可以通过机械匀化技术掺入，包括但不限于高强度搅拌、超声处理、干磨或湿磨、表面活性剂辅助的湿磨等。这种纳米材料的实例包括但不限于，SiO₂、ZrO₂、Al₂O₃、LiLaTiO₃等。

增塑剂优选包含至少一种有机溶剂，例如碳酸酯溶剂、内酯溶剂或类似溶剂。有机溶剂应选自能提供足够离子电导率的材料，以便为窗提供合适的切换速度。合适的内酯溶剂包括但不限于丙内酯、丁内酯、巴豆酰内酯、戊内酯及其混合物。合适的碳酸酯溶剂包括碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、γ-丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甘油酯、碳酸丁烯酯、碳酸亚烷基酯及其组合。在某些实施方案中，碳酸酯溶剂包括碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯及其组合。

增塑剂应包含至少一种碳酸酯溶剂和一种增加电解质的光学透明度的其他增塑剂材料。在一些实施方案中，增塑剂是另一种有机碳酸酯，例如碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯。申请人已经发现，两种或更多种此类有机碳酸酯的选定混合物降低增塑剂与聚合物之间的整体Ra，从而增加电解质膜的光学透明度。在一个这样的实施方案中，增塑剂包括碳酸二乙酯和碳酸丙烯酯的混合物，其为电解质膜提供足够的电导率和光学清晰度。在示例性实施方案中，混合物含有按体积计约40％至90％的碳酸丙烯酯，更优选按体积计约50％至约85％的碳酸丙烯酯，混合物的剩余部分主要包含碳酸二乙酯。

在另一个实施方案中，增塑剂选自由二苯甲酸酯、丙烯酸酯单体、邻苯二甲酸酯、脂肪族酯、非脂肪族酯、乙二醇双酯、偏苯三酸酯、癸二酸酯、己二酸酯、对苯二甲酸酯、戊二酸酯、甘油酯、壬二酸酯、马来酸酯、环氧化大豆油、二醇和聚醚，包括但不限于三乙二醇二己酸酯(3G6)、四乙二醇二庚酸酯(4G7)、三乙二醇双(2-乙基己酸酯)(TEG-EH)、四乙二醇双(2-乙基己酸酯)(4GEH)和聚乙二醇双(2-乙基己酸酯)(PEG-EH)，有机磷酸酯，包括但不限于磷酸三甲苯酯(TCP)和磷酸三丁酯(TBP)，烷基柠檬酸酯、甘油和乙酰化单甘油酯，或这些材料中的任何材料的混合物。在该实施方案中，增塑剂含有这些材料中的一种与有机碳酸酯的组合，例如上述有机碳酸酯。申请人已经发现，有机碳酸酯与这些增塑剂中的一种或更多种以一定体积百分的组合降低溶剂与聚合物之间的整体Ra，从而提高电解质膜的光学透明度。

可以包括其他增塑剂，例如有机酸的酯，例如己二酸或邻苯二甲酸的酯，无机酸的酯，例如硼酸、碳酸、硫酸和磷酸的酯。还可以包括醚，例如二丁基醚、二己基醚、二庚基醚或类似物。也可以采用不同增塑剂的混合物，只要所得混合物能给本文所述电解质提供光学透明度和足够的电导率即可。

增塑剂通常以按重量计1-90％、优选按重量计约30％至约90％的量存在。

在某些实施方案中，增塑剂包含二苯甲酸酯或丙烯酸单体。溶剂可以包含有机碳酸酯和包含为用于所需应用(例如窗)的电解质膜提供足够电导率和光学透明度的二苯甲酸酯或丙烯酸单体的增塑剂。在示例性的实施方案中，增塑剂的体积百分比为混合物的约20％至约80％，优选为约50％至90％。

TPU与液体电解质之间的相容性根据它们的汉森溶解度参数来评估。这些参数从HSPiP 5.3.04版软件中获得。汉森溶解度参数用于预测一种材料是否会溶解于另一种材料。给予每个分子三个参数-δD、δP和δH。δD代表分子间分散力的能量。δP代表分子间偶极分子间力的能量，δH代表分子间氢键合的能量。在汉森空间中，物质1和2的汉森参数之间的距离(Ra)按以下公式1计算

公式1

Ra²＝4(δD₂-δD₁)²+(δP₂-δP₁)²+(δH₂-δH₁)²…

几种有机碳酸酯和其他共溶剂的汉森参数见下文表1。

表1：有机碳酸酯和其他共溶剂的汉森溶解度参数

Benzoflex 9-88SG是3,3'-氧双(1-丙醇)二苯甲酸酯增塑剂的商品名称，来自Eastman Chemicals。它是一种高折射率、高溶解性的增塑剂，专为TPU应用而设计，以允许调整硬度范围。SR355(二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯)和SR533(三烯丙基异氰脲酸酯)是来自Sartomer的丙烯酸单体。Rhodiasolve IRIS是一种无毒、可生物降解和不易燃的含氧溶剂的商品名称，来自Solvay。TEG-EH是三乙二醇双(2-己酸乙酯)的商品名称，来自Eastman。表1所列的TPU是具有氨基甲酸酯连接的通用聚合物。从表1可以看出，根据Ra值，B9-88最接近TPU，其次是SR533。这意味着在表1所列的所有物质中，Benzoflex 9-88与TPU的相容性最好。在有机碳酸酯中，碳酸二乙酯与TPU的相容性最好，而碳酸乙烯酯与TPU的相容性最差。

申请人已测试了包含TPU、锂盐和碳酸丙烯酯(Ra＝9.5，如表1所示)的电解质的清晰度。该测试按照以下步骤进行：(1)在布拉本德(brabender)复合之前，将LiClO₄溶解在碳酸丙烯酯中；(2)将大约250g的AG8451干燥过夜；(3)将过程温度设定为115℃；(4)将AG8451装入混合器，以25RPM运行；(5)一旦AG451熔融(约20min)，用注射器滴加LE，将混合器速度增加到200rpm，直到达到1000m-g的扭矩；(6)在1000m-g的扭矩下，将混合器速度降至60rpm，使熔体温度降低并稳定；(7)一旦熔体温度稳定下来，在60RPM保持至少15分钟或直到均匀；(8)尽可能地使化合物变平，让其冷却，然后包装于拉链袋中；(9)在115C，将20密耳(mil)的片材压在两张PET膜之间；以及(10)与干燥剂一起包装于拉链袋中。申请人的测试表明，这种组合物能产生光学不透明的电解质(即通过ASTM D1003-13测量，雾度大于2％)。

申请人还测试了包含TPU、锂盐和Benzoflex 9-88的电解质的清晰度。采用了类似的测试方法。这些测试表明，这种组合物能产生光学透明的电解质(即通过ASTM D1003-13测量，雾度小于或等于2％)。由于Benzoflex 9-88与TPU的Ra为3.79，因此选择该值作为确定增塑的TPU膜的光学清晰度的代理阈值(proxy threshold)。换句话说，Ra<3.79有可能产生光学上透明的膜，而Ra>3.79则更有可能产生光学上不透明的膜。

然而，应该理解的是，本说明不一定限于Ra为3.79或更低的共溶剂。申请人已经确定，3.79或更小的RA会导致雾度为2％或更小的光学透明的ECD。然而，根据ECD的具体应用，共溶剂之间的Ra可以高于3.79，但仍产生足够透明的设备。在某些实施方案中，例如，共溶剂之间的Ra可以为约5.0或更小。

使用公式1计算混合增塑剂相对于TPU的Ra。在图2A-2C中绘制了几个系统的Ra。对于图2A-2C的图中的每条绘图线，线的左端代表图上方图例所列的第一种溶剂的0％和第二种溶剂的100％。同样，线的右端代表第一种溶剂的100％和第二种溶剂的0％。例如，B988+EC在图2A图的左侧开始，相对于TPU的Ra为12.42(按体积计100％的碳酸乙烯酯或EC)，在图的右侧结束，相对于TPU的Ra为3.79(按体积计100％的Benzoflex 9-88SG或B988)。标有"光学清晰度阈值"的线代表100％的B988或3.79的Ra，供参考。

值得注意的是，图2A-2C中所示的每个混合电解质系统的Ra都经历了一个最小值。换句话说，在混合增塑剂的某些体积百分比下，混合电解质系统与TPU的相容性可以比单独电解质与相同TPU的相容性好。这一观察结果可以有利地用于在增塑剂混合物中掺入有机碳酸酯，而不超过前段所述3.79的Ra阈值。例如，Benzoflex 9-88和碳酸丙烯酯的按体积计50/50混合物相对于TPU的Ra，与按体积计100％的Benzoflex 9-88相对于TPU的Ra相当。因此，Benzoflex 9-88和碳酸丙烯酯的50/50v混合物与TPU的相容性，应该与100％v的Benzoflex 9-88与TPU的相容性相同。同样，碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯的50/50v混合物相对于TPU的Ra值与100％v的Benzoflex 9-88相对于TPU的Ra值相同，因此相容性也相同。与100％v的Benzoflex 9-88相比，碳酸二乙酯和碳酸丙烯酯的33/66v混合物相对于TPU的Ra更低，因此相容性更高。

图2A-2C说明了许多体积百分比的有机碳酸酯和其他共溶剂的组合，根据本文定义的参数，这些组合会给ECD带来足够的透明度。例如，一个这样的组合包括Benzoflex 9-88SG和碳酸乙烯酯(参见图2A)。体积百分比约为55％至100％的Benzoflex 9-88G(溶剂的剩余部分包含碳酸乙烯酯)可产生与TPU的Ra为3.79或更小的增塑剂。为了进一步完善这些参数，根据上问讨论的测试方法，测试所得电解质的整体电导率。可以理解的是，在混合物中至少需要一定体积百分比的碳酸乙烯酯才能产生令人满意的电解质电导率(即100％的Benzoflex 9-88G不会有足够的导电性)。因此，满足清晰度和电导率两者要求的体积百分比为约55％至约90％、优选约55％至约75％的Benzoflex 9-88G，溶剂的剩余部分包含碳酸乙烯酯。

作为另一个实例，碳酸丙烯酯可与SR355组合，以产生光学透明膜。如图2A所示，体积百分比约为33％至约75％的SR355(剩余部分为碳酸丙烯酯)产生与TPU的Ra为3.79或更低的组合增塑剂。因此，即使这些增塑剂的每一个本身与TPU在光学上是不透明的，但两种材料在这个体积范围内的组合会提供雾度为2％或更小的光学透明电解质。

如图2A和2B所示，有机碳酸酯和其他共溶剂的合适组合的其他实例包括，但不限于：(1)Benzoflex 9-88SG和碳酸丙烯酯的混合物，其包括约45％至约95％的Benzoflex 9-88G(出于电导率的目的，优选90％或更少)，溶剂的剩余部分包含碳酸丙烯酯；(2)Benzoflex 9-88SG和碳酸二乙酯的混合物，其包括约50％至约95％的Benzoflex 9-88G(出于电导率的目的，优选90％或更少)，溶剂的剩余部分包含碳酸二乙酯；(3)SR355和碳酸乙烯酯的混合物，其包括约48％至约75％的SR355，溶剂的剩余部分包含碳酸乙烯酯；(4)Benzoflex 9-88SG和碳酸丙烯酯与碳酸乙烯酯的50/50混合物的混合物，其包括约50％至约95％的Benzoflex 9-88G(出于电导率的目的，优选90％或更少)，溶剂的剩余部分包含碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的50/50混合物；(5)Benzoflex 9-88SG和碳酸丙烯酯与碳酸二乙酯的50/50混合物的混合物，其包括约5％至约95％的Benzoflex 9-88G(出于电导率的目的，优选90％或更少)，溶剂的剩余部分包含碳酸二乙酯和碳酸丙烯酯的50/50混合物；(6)Benzoflex 9-88SG和碳酸丙烯酯与碳酸二乙酯的66/33混合物的混合物，其包括约20％至约95％的Benzoflex 9-88G(出于电导率的目的，优选90％或更少)，溶剂的剩余部分包含碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯的66/33混合物；或(7)Benzoflex 9-88SG和碳酸丙烯酯与碳酸二乙酯的33/66混合物的混合物，其包括约大于0％的Benzoflex 9-88G至约95％的Benzoflex9-88G(出于电导率的目的，优选90％或更少)，溶剂的剩余部分包含碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯的33/66混合物。

还应注意的是，将两种有机碳酸酯组合在一起，在选定的体积组合下，也可以导致相对于TPU的Ra为3.79或更小。例如，如图2B所示，当碳酸二乙酯的体积百分比约为50％至85％而剩余部分为碳酸乙烯酯时，碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯的混合物的Ra小于3.79。

图2A-2C中的结果仅用于说明目的，并不意味着是穷举。本领域的技术人员应该可以选择其他有机碳酸酯和共溶剂，使得相对于TPU的Ra不大于3.79。共溶剂的实例可以包括但不限于其他二苯甲酸酯增塑剂，例如Benzoflex 352、Benzoflex 2088、Benzoflex 50等，其他邻苯二甲酸酯增塑剂，例如邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯等，其他非邻苯二甲酸酯增塑剂，例如1,2-环己烷二羧酸二异壬酯(DINCH)，以及其他非芳族增塑剂，例如三乙二醇双(2-已酸乙酯)(TEG-EH)、四乙二醇双(2-已酸乙酯)、聚乙二醇双(2-已酸乙酯)(PEG-EH)等。

混合增塑剂可优先包括一种或多种添加剂，包括但不限于UV稳定剂或阻断剂，例如或/>抗氧化剂，例如/> 或/>黏度改进剂、分散助剂、光引发剂等。

可以通过在适当的混合器中在高温将上述成分与另一种成分增塑和强力混合来制备电解质。合适的强力混合器是复合机或单螺杆或多螺杆挤出机。例如，可采用的挤出设备例如包括单螺杆和双螺杆机、同向旋转或逆向旋转、紧密相互啮合的双螺杆混炼机等。可以使用熔体泵、槽模和合适的平滑工具，例如冷轧抛光堆，将电解质塑造成膜。该膜随后可以通过进一步的加工步骤进行处理，例如，通过轧制压光或冷轧方法处理。此外，在该处理过程中，可以在膜上压印表面结构。

在某些实施方案中，增塑剂可以通过熔融混合与TPU混合。在进料至装有平模的单螺杆或双螺杆挤出机之前，可以将TPU与增塑剂预混合。或者，可以将干TPU和增塑剂(呈粉末、颗粒、球状或类似形式)分别进料至双螺杆复合挤出机。

实施例1

将Estane AG8451光学级聚醚基TPU与含有0.4M LiClO₄的43phr 50/50wBenzoflex 9-88/碳酸丙烯酯混合增塑剂进行布拉本德复合(brabended)。在布拉本德复合之前，将LiClO₄溶解在碳酸丙烯酯中，并干燥过夜。在两次单独的测试中，LiCIO₄/PC的重量比为约8％至约13％。将这些材料输入到双螺杆布拉本德仪器中，其中在用注射器缓慢加入混合增塑剂液体电解质之前，TPU在115℃的温度预熔融并以25RPM混合。让熔体均匀化至少15分钟。一旦AG8451熔融(大约20分钟)，用注射器滴加LE。将混合器的速度增加到200rpm，直到达到1000m-g的扭矩。在1000m-g的扭矩下，将混合器的速度降低到60rpm，并降低熔体温度以稳定过程。一旦熔体温度稳定下来，螺杆保持在60rpm，持续至少15分钟或直到混合物均匀。尽可能地将混合物压平，并让其冷却。然后将其包装在拉链袋中。在115C，将20密耳的片材压在两张PET膜之间，然后与干燥剂一起包装在拉链袋中。

通过使用设置在230°F的Carver挤压机进行压缩成型，从这种材料铸造膜，产生了10密耳的电解质膜，其在环境条件下是光学透明的。将该膜分别与一个阴极和两个阳极样品一起层压。在真空层压5小时后，得到的层压板也是光学透明的。

虽然本文已根据某些优选的实施方案详细描述了这些设备、系统和方法，但本领域的技术人员可以对其进行许多修改和变化。因此，上述描述不应理解为因此而受到限制，而应理解为包括上述明显的变化，并仅受以下权利要求的精神和范围的限制。

Claims

1.电解质膜，包括：

聚合物层；

在所述聚合物层内的电解质，其中所述电解质包括盐和增塑剂；并且

其中所述增塑剂与所述聚合物层之间的Ra小于约5。

2.根据权利要求1所述的膜，其中所述Ra小于或等于3.79。

3.根据权利要求1所述的膜，其中所述膜包括如通过ASTM D1003-13测量的约2％或更小的雾度。

4.根据权利要求1所述的膜，其中所述膜具有至少约3.85×10^-5西门子/cm的离子电导率。

5.根据权利要求1所述的膜，其中所述电解质基本上是液体。

6.根据权利要求1所述的膜，其中所述电解质是凝胶。

7.根据权利要求1所述的膜，其中所述增塑剂包括有机碳酸酯。

8.根据权利要求1所述的膜，其中所述增塑剂包括碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯的混合物。

9.根据权利要求8所述的膜，其中所述碳酸丙烯酯的体积百分比为所述混合物的约50％至约85％。

10.根据权利要求1所述的膜，其中所述增塑剂包括有机碳酸酯和选自由以下组成的组的第二材料：二苯甲酸酯、丙烯酸酯单体、邻苯二甲酸酯、脂肪族酯、非脂肪族酯、乙二醇双酯、偏苯三酸酯、癸二酸酯、己二酸酯、对苯二甲酸酯、戊二酸酯、甘油酯、壬二酸酯、马来酸酯、环氧化大豆油、二醇和聚醚、有机磷酸酯，烷基柠檬酸酯、甘油和乙酰化单甘油酯或其混合物。

11.根据权利要求10所述的膜，其中所述第二材料的体积百分比为所述增塑剂的约20％至约80％。

12.根据权利要求1所述的膜，其中所述盐是锂盐。

13.根据权利要求10所述的膜，其中所述有机碳酸酯选自由碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、γ-丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甘油酯、碳酸丁烯酯、碳酸亚烷基酯及其组合组成的组。

14.根据权利要求10所述的膜，其中所述有机碳酸酯选自由碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯组成的组。

15.根据权利要求10所述的膜，其中所述第二材料选自由二苯甲酸酯增塑剂和丙烯酸单体组成的组。

16.根据权利要求1所述的膜，其中所述聚合物层包括热塑性聚氨酯(TPU)。

17.根据权利要求1所述的膜，其中所述聚合物层包括具有约70肖尔A至约80肖尔D的硬度的脂肪族热塑性聚氨酯。

18.电解质膜，包括：

聚合物层；

其中所述膜包括如通过ASTM D1003-13测量的2％或更小的雾度和至少约3.85×10^-5西门子/cm的离子电导率。

19.根据权利要求18所述的电解质膜，其中所述增塑剂包括选自由碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸乙烯酯组成的组的碳酸酯溶剂。

20.根据权利要求18所述的电解质膜，其中所述增塑剂包括碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯的混合物。

21.根据权利要求19所述的电解质膜，其中所述增塑剂还包括选自由以下组成的组的材料：二苯甲酸酯、丙烯酸酯单体、邻苯二甲酸酯、脂肪族酯、非脂肪族酯、乙二醇双酯、偏苯三酸酯、癸二酸酯、己二酸酯、对苯二甲酸酯、戊二酸酯、甘油酯、壬二酸酯、马来酸酯、环氧化大豆油、二醇和聚醚、有机磷酸酯、烷基柠檬酸酯、甘油和乙酰化单甘油酯或其混合物。

22.根据权利要求18所述的电解质膜，其中所述聚合物层包括热塑性聚氨酯，并且其中所述热塑性聚氨酯与所述增塑剂之间的Ra为约3.79或更小。

23.电解质膜，包括：

聚合物层；

其中所述增塑剂包括有机碳酸酯和选自由以下组成的组的材料：二苯甲酸酯、丙烯酸酯单体、邻苯二甲酸酯、脂肪族酯、非脂肪族酯、乙二醇双酯、偏苯三酸酯、癸二酸酯、己二酸酯、对苯二甲酸酯、戊二酸酯、甘油酯、壬二酸酯、马来酸酯、环氧化大豆油、二醇和聚醚、有机磷酸酯、烷基柠檬酸酯、甘油和乙酰化单甘油酯或其混合物。

24.根据权利要求23所述的膜，其中所述有机碳酸酯选自由碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸乙烯酯组成的组。

25.根据权利要求23所述的膜，其中所述材料选自由二苯甲酸酯增塑剂和丙烯酸单体组成的组。

26.根据权利要求23所述的膜，其中所述聚合物层包括脂肪族热塑性聚氨酯。

27.根据权利要求23所述的膜，其中所述材料按体积计占所述增塑剂的至少20％。

28.根据权利要求23所述的膜，其中所述有机碳酸酯包括碳酸丙烯酯，且所述材料包括二苯甲酸酯，并且其中所述二苯甲酸酯按体积计占所述增塑剂的约45％至约95％。

29.根据权利要求23所述的膜，其中所述有机碳酸酯包括碳酸乙烯酯，且所述材料包括二苯甲酸酯，并且其中所述二苯甲酸酯按体积计占所述增塑剂的约55％至约95％。

30.根据权利要求23所述的膜，其中所述有机碳酸酯包括碳酸二乙酯，且所述材料包括二苯甲酸酯，并且其中所述二苯甲酸酯按体积计占所述增塑剂的约50％至约95％。

31.根据权利要求23所述的膜，其中所述有机碳酸酯包括碳酸乙烯酯，且所述材料包括丙烯酸单体，并且其中所述丙烯酸单体按体积计占所述增塑剂的约48％至约75％。

32.根据权利要求23的膜，其中所述有机碳酸酯包括碳酸丙烯酯，且所述材料包括丙烯酸单体，并且其中所述丙烯酸单体按体积计占所述增塑剂的约33％至约75％。

33.根据权利要求23所述的膜，其中与所述材料组合的所述有机碳酸酯包括按体积计50％的碳酸乙烯酯和按体积计50％的碳酸丙烯酯的混合物，其中所述材料包括二苯甲酸酯，并且其中所述二苯甲酸酯按体积计占所述增塑剂的约50％至约95％。

34.根据权利要求23所述的膜，其中与所述材料组合的所述有机碳酸酯包括按体积计50％的碳酸二乙酯和按体积计50％的碳酸丙烯酯的混合物，其中所述材料包括二苯甲酸酯，并且其中所述二苯甲酸酯按体积计占所述增塑剂的约5％至约95％。

35.根据权利要求23所述的膜，其中与所述材料组合的所述有机碳酸酯包括按体积计33％的碳酸二乙酯和按体积计66％的碳酸丙烯酯的混合物，其中所述材料包括二苯甲酸酯，并且其中所述二苯甲酸酯按体积计占所述增塑剂的约20％至约95％。

36.根据权利要求23所述的膜，其中与所述材料组合的所述有机碳酸酯包括按体积计66％的碳酸二乙酯和按体积计33％的碳酸丙烯酯的混合物，其中所述材料包括二苯甲酸酯，并且其中所述二苯甲酸酯按体积计占所述增塑剂的大于0％至约95％。

37.电致变色单元，包括：

光学透明材料的第一层和光学透明材料的第二层；和

在所述第一层与所述第二层之间的离子导电层，所述离子导电层包括：

聚合物层；

盐；和

增塑剂，其中所述增塑剂与所述聚合物层之间的Ra小于约5。

38.根据权利要求37所述的电致变色单元，其中所述Ra小于或等于约3.79。

39.根据权利要求37所述的电致变色单元，其中所述离子导电层包括如通过ASTMD1003-13测量的约2％或更小的雾度。

40.根据权利要求37所述的电致变色单元，其中所述离子导电层具有至少约3.85×10^-5西门子/cm的离子导电率。

41.根据权利要求37所述的电致变色单元，其中所述增塑剂包括有机碳酸酯和选自由以下组成的组的材料：二苯甲酸酯、丙烯酸酯单体、邻苯二甲酸酯、脂肪族酯、非脂肪族酯、乙二醇双酯、偏苯三酸酯、癸二酸酯、己二酸酯、对苯二甲酸酯、戊二酸酯、甘油酯、壬二酸酯、马来酸酯、环氧化大豆油、二醇和聚醚、有机磷酸酯、烷基柠檬酸酯、甘油和乙酰化单甘油酯或其混合物。

42.根据权利要求37所述的电致变色单元，还包括设置在所述光学透明材料的第一层和光学透明材料的第二层与所述离子导电层之间的第一电致变色层和第二电致变色层。

43.根据权利要求37所述的电致变色单元，其中所述光学透明材料包括玻璃。

44.根据权利要求42所述的电致变色单元，还包括在每个所述光学透明材料的第一层和光学透明材料的第二层与所述第一电致变色层和第二电致变色层之间的透明导电氧化物层。

45.窗，包括权利要求37所述的电致变色单元。

46.根据权利要求45所述的窗，其中所述电致变色单元具有小于约1分钟的切换速度。

47.根据权利要求46所述的窗，其中所述切换速度小于或等于约30秒。

48.根据权利要求45所述的窗，其中所述电致变色单元具有至少约80％的透射率。