KR101781144B1 - Solid polymer electrolyte composition and electrochromic device using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고체 폴리머 전해질 조성물 및 이를 이용한 전기 변색 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학식 1로 표시되는 2관능성 아크릴계 화합물, 중합개시제 및 금속염을 포함함으로써 전해질 고갈 및 누액 문제, 소자 구성 물질과의 부반응 문제가 없고 박막화 및 필름 형태와 같은 소자의 구조 변형이 용이한 고체 형태의 장점을 유지하면서 이온 전도도가 향상되어 응답속도가 우수한 고체 폴리머 전해질 조성물 및 이를 이용한 전기 변색 소자에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a solid polymer electrolyte composition and an electrochromic device using the same. More particularly, the present invention relates to a solid polymer electrolyte composition comprising a bifunctional acrylic compound represented by Chemical Formula 1, a polymerization initiator and a metal salt, The present invention relates to a solid polymer electrolyte composition having improved ionic conductivity and excellent response speed while maintaining the advantages of a solid form which is easy to be deformed in structure such as a thin film and a film form without side reactions, and an electrochromic device using the solid polymer electrolyte composition.
Description
본 발명은 이온 전도도가 향상되어 우수한 전기 변색 특성을 확보할 수 있는 고체 폴리머 전해질 조성물 및 이를 이용한 전기 변색 소자에 관한 것이다.
The present invention relates to a solid polymer electrolyte composition having improved ionic conductivity and securing excellent electrochromic properties, and an electrochromic device using the same.
전기 변색 소자(Elctrochromic devices)는 전기장의 인가에 따라 전기적인 산화-환원 반응이 진행되어 전기 변색 물질의 색상이 변화하는 원리를 이용하여 광투과 특성을 변경하는 소자이다. 이는 휴대폰, 캠코더, 노트북 등의 표시 소자는 물론 자동차용 룸미러, 창호용 스마트 윈도우(smart window) 등에도 광범위하게 이용되고 있다.Elctrochromic devices are devices that change the light transmission characteristics by using the principle that the electric oxidation-reduction reaction proceeds according to the application of the electric field to change the color of the electrochromic material. This is widely used not only for display devices such as mobile phones, camcorders, notebooks, but also for automobile room mirrors and window smart windows.
일반적으로 전기 변색 소자는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 기재(11, 21) 상에 투명 도전층(12, 22)이 형성되어 전기장이 인가되는 제1 및 제2전극(10, 20)과 투명 도전층(12, 22) 상에 적층되고 인가된 전류에 의해 색상이 변하는 전기 변색 물질층(31, 32)을 포함하고, 이온 전도를 위한 전해질(50)과 이를 봉합하기 위한 봉합재(40)로 구성된다.1, the electrochromic device generally includes first and
전해질(50)로는 액체 전해질과 고체 폴리머 전해질이 이용되고 있다.As the electrolyte (50), a liquid electrolyte and a solid polymer electrolyte are used.
액체 전해질은 이온 전도도가 좋다는 장점이 있으나, 유기 용매가 휘발하여 고갈되고 소자의 제작 시 액체의 누액 문제가 있고, 소색의 속도가 느리고 발색-소색을 반복하면 유기물이 쉽게 분해된다는 단점이 있다.Liquid electrolytes have the advantage of good ionic conductivity, but they are disadvantageous in that the organic solvent is volatilized and depleted, there is a liquid leakage problem in manufacturing the device, the decolorization rate is slow, and the organic matter is easily decomposed by repeated coloring-decoloring.
이를 해결하기 위하여, 미국특허 제6,667,825호에는 이온성 액체를 포함하여 안정성과 수명을 향상시킨 액체 전해질이 개시되어 있으나, 이온성 액체를 액체 형태의 전해질로 사용하고 있어 전해질의 누액, 소자의 박막화 및 필름 형태의 가공 등에는 여전히 적용하기 어려웠다. 또한, 미국특허 제5,872,602호에는 AlCl3-EMICl(aluminum chloride-1-ethyl-3-methylimidazolium chloride) 이온성 액체를 포함하여 전해질의 고갈, 분해 문제를 해결한 전해질이 개시되어 있으나, 이 이온성 액체의 경우 소량의 수분이나 산소에 노출되면 유독한 가스를 방출하며 전해질 내에 소량 첨가되는 유기-무기 화합물과의 반응성이 매우 크고, 특히 150℃ 이상에서는 쉽게 분해된다는 단점이 있었다. 이외에도 액체 전해질은 소자 구성물질과의 부반응 또는 중합에 의한 부피 변화로 제품 안정성의 유지가 어렵고, 박막화 및 필름 형태의 가공이 불가능하다는 단점이 있다.In order to solve this problem, U.S. Patent No. 6,667,825 discloses a liquid electrolyte including an ionic liquid and improved stability and lifetime. However, since an ionic liquid is used as a liquid electrolyte, electrolyte leakage, It is still difficult to apply to film-type processing. In addition, U.S. Patent No. 5,872,602 discloses an electrolyte that solves problems of depletion and decomposition of an electrolyte including an aluminum chloride-1-ethyl-3-methylimidazolium chloride ("AlCl 3 -EMICl") ionic liquid. Has a disadvantage in that it reacts with a small amount of organic-inorganic compound which releases a toxic gas when exposed to a small amount of water or oxygen and is added in a small amount in the electrolyte, and is easily decomposed particularly at 150 ° C or higher. In addition, the liquid electrolyte is disadvantageous in that it is difficult to maintain the stability of the product due to side reaction with the constituent material or volume change due to polymerization, and thinning and processing in the form of a film is impossible.
고체 전해질은 액체 전해질과는 달리 액체의 누액과 같은 문제점이 없어 환경 친화적이고, 박막화 및 필름 형태의 가공이 가능하여 원하는 모든 형태로 소자의 구조 변경이 용이한 장점이 있는 반면, 양성자 또는 리튬 이온의 이온 확산반응이 느려 이온 전도도가 낮아 전기 변색 반응이 지연되는 단점이 있다.
Unlike liquid electrolytes, solid electrolytes are environmentally friendly because they do not have the same problems as leakage of liquid, and they can be thinned and processed in film form, making it easy to change the structure of a device in any desired form. On the other hand, There is a disadvantage in that the electrochemical reaction is delayed due to the slow ion diffusion and low ionic conductivity.
본 발명은 고체 전해질의 장점을 유지하면서도 이온 확산반응의 속도가 빨라 이온 전도도를 향상시킬 수 있는 고체 폴리머 전해질을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a solid polymer electrolyte capable of improving the ionic conductivity by maintaining the advantages of a solid electrolyte while accelerating an ion diffusion reaction.
또한, 본 발명은 상기 고체 폴리머 전해질 조성물을 포함하여 성능이 향상된 전기 변색 소자를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
Another object of the present invention is to provide an electrochromic device including the solid polymer electrolyte composition and having improved performance.
1. 하기 화학식 1로 표시되는 2관능성 아크릴계 화합물, 중합개시제 및 금속염을 포함하는 고체 폴리머 전해질 조성물:1. A solid polymer electrolyte composition comprising a bifunctional acrylic compound represented by the following general formula (1), a polymerization initiator and a metal salt:
(식 중, R1은 치환 또는 비치환된 탄소수 2-6의 알킬렌기이고, R2는 수소 원자 또는 탄소수 1-6의 알킬기임).(Wherein R 1 is a substituted or unsubstituted alkylene group having 2 to 6 carbon atoms and R 2 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms).
2. 위 1에 있어서, 화학식 1로 표시되는 2관능성 아크릴계 화합물은 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,3-프로판디올디(메타)아크릴레이트, 1,3-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트 및 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 고체 폴리머 전해질 조성물.2. The bifunctional acrylic compound as described in the above 1, wherein the bifunctional acrylic compound is at least one selected from the group consisting of ethylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-propanediol di (meth) acrylate, Wherein the solid polymer electrolyte composition is at least one selected from the group consisting of 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, and neopentyl glycol di (meth) acrylate.
3. 위 1에 있어서, 화학식 1로 표시되는 2관능성 아크릴계 화합물은 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트 또는 이들의 혼합물인 고체 폴리머 전해질 조성물.3. The bifunctional acrylic compound as defined in claim 1, wherein the bifunctional acrylic compound is 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, Composition.
4. 위 1에 있어서, 화학식 1로 표시되는 2관능성 아크릴계 화합물과 중합개시제의 중량비는 8-9.99 : 0.01-2인 고체 폴리머 전해질 조성물.4. The solid polymer electrolyte composition according to 1 above, wherein the weight ratio of the bifunctional acrylic compound represented by the general formula (1) to the polymerization initiator is 8-9.99: 0.01-2.
5. 위 1에 있어서, 화학식 1로 표시되는 2관능성 아크릴계 화합물과 중합개시제의 중량비는 8.6-9.1 : 0.9-1.4인 고체 폴리머 전해질 조성물.5. The solid polymer electrolyte composition according to 1 above, wherein the weight ratio of the bifunctional acrylic compound represented by the general formula (1) and the polymerization initiator is 8.6-9.1: 0.9-1.4.
6. 위 1에 있어서, 금속염은 알칼리금속염인 고체 폴리머 전해질 조성물.6. The solid polymer electrolyte composition according to 1 above, wherein the metal salt is an alkali metal salt.
7. 위 1에 있어서, 금속염은 상기 금속염 중 양이온의 농도가 0.5 내지 1.5mol/L가 되도록 포함되는 고체 폴리머 전해질 조성물.7. The solid polymer electrolyte composition according to 1 above, wherein the metal salt is contained so that the concentration of the cation in the metal salt is from 0.5 to 1.5 mol / L.
8. 제1전극, 제2전극, 전기 변색 물질 및 위 1 내지 7 중 어느 한 항의 고체 폴리머 전해질 조성물의 광경화로 형성된 전해질을 포함하는 전기 변색 소자.8. An electrochromic device comprising a first electrode, a second electrode, an electrochromic material, and an electrolyte formed by photocuring of a solid polymer electrolyte composition according to any one of items 1 to 7 above.
9. 위 8에 있어서, 전해질은 제1 및 제2전극 사이에서 인-시츄(in-situ) 중합된 것인 전기 변색 소자.
9. The electrochromic device of claim 8, wherein the electrolyte is in-situ polymerized between the first and second electrodes.
본 발명의 고체 폴리머 전해질 조성물은 양성자 또는 리튬 이온과 같은 이온의 확산 반응이 빨라 이온 전도도가 향상되어 전기 변색 소자에 적용 시 잔사가 없고 우수한 응답속도를 확보할 수 있다.In the solid polymer electrolyte composition of the present invention, diffusion of ions such as protons or lithium ions is fast, ion conductivity is improved, and there is no residue when applied to an electrochromic device, and excellent response speed can be secured.
또한, 본 발명의 고체 폴리머 전해질 조성물은 중합 반응 속도가 빠르고 경화도의 조절이 용이하여 적절한 기계적 강도를 부여할 수 있다.In addition, the solid polymer electrolyte composition of the present invention has a high polymerization reaction rate and easy control of the degree of curing, so that appropriate mechanical strength can be imparted.
또한, 본 발명의 고체 폴리머 전해질 조성물은 전해질의 고갈 및 누액과 소자 구성 물질과의 부반응 문제가 없고, 각종 기재 상에 소자를 제작할 수 있어 박막화와 필름 형태 등과 같은 소자의 구조 변형이 용이하며 공정을 간편화할 수 있다.
In addition, the solid polymer electrolyte composition of the present invention has no problems of depletion of the electrolyte and side reaction between the electrolyte and the constituent material, and it is possible to fabricate the device on various substrates, and it is easy to deform the device such as thin film and film form. It can be simplified.
도 1은 일반적인 전기 변색 소자의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a general electrochromic device.
본 발명은 이온 전도도가 향상되어 우수한 전기 변색 특성을 확보할 수 있는 고체 폴리머 전해질 조성물 및 이를 이용한 전기 변색 소자에 관한 것이다.
The present invention relates to a solid polymer electrolyte composition having improved ionic conductivity and securing excellent electrochromic properties, and an electrochromic device using the same.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 고체 폴리머 전해질 조성물은 화학식 1로 표시되는 2관능성 아크릴계 화합물, 중합개시제 및 금속염을 포함하는 것을 특징으로 한다.The solid polymer electrolyte composition of the present invention is characterized by containing a bifunctional acrylic compound represented by the general formula (1), a polymerization initiator and a metal salt.
본 발명에서는 중합개시제와 광경화 반응에 의한 중합으로 고체 폴리머 전해질을 형성할 수 있는 화합물로서, 특히 화학식 1로 표시되는 2관능성 아크릴계 화합물을 선택 사용하는데 특징이 있다. 화학식 1로 표시되는 2관능성 아크릴계 화합물은 중심에 극성을 갖는 옥시알킬렌기를 갖고 말단에 관능성 아크릴기를 함유하여 이온 전도도를 보다 향상시킬 수 있고 중합 시 반응 속도가 빠르고 부피의 수축 및 팽창이 적을 뿐만 아니라 경화도를 용이하게 조절할 수 있어 적절한 기계적 강도가 부여된 고체 폴리머 전해질의 형성을 가능하게 한다. In the present invention, a compound capable of forming a solid polymer electrolyte by polymerization with a polymerization initiator through a photo-curing reaction is characterized in that a bifunctional acrylic compound represented by the general formula (1) is selectively used. The bifunctional acrylic compound represented by the general formula (1) has an oxyalkylene group having a polarity at the center and contains a functional acrylic group at the terminal to improve the ionic conductivity. The polymerization rate is fast, the volume shrinkage and swelling are small In addition, it is possible to easily control the degree of curing, which makes it possible to form a solid polymer electrolyte having an appropriate mechanical strength.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
식 중, R1은 치환 또는 비치환된 탄소수 2-6의 알킬렌기인 것이 용해도를 고려하여 바람직하고, R1이 치환되는 경우 탄소수 1-6의 알킬기로 치환될 수 있다. 또한, R2는 수소 원자 또는 탄소수 1-6의 알킬기이다.In the formula, R 1 is a substituted or unsubstituted alkylene group having 2 to 6 carbon atoms in view of solubility, and when R 1 is substituted, it may be substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. R 2 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1-6 carbon atoms.
화학식 1로 표시되는 2관능성 아크릴계 단량체로는 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,3-프로판디올디(메타)아크릴레이트, 1,3-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이들 중에서 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트가 바람직하다. 여기서, (메타)아크릴레이트는 아크릴레이트와 메타크릴레이트 모두를 의미한다.Examples of the bifunctional acrylic monomer represented by the formula (1) include ethylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-propanediol di (meth) acrylate, 1,3-butanediol di Butanediol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, and neopentyl glycol di (meth) acrylate. These may be used singly or in combination of two or more. Of these, 1,4-butanediol di (meth) acrylate and 1,6-hexanediol di (meth) acrylate are preferred. Here, (meth) acrylate means both acrylate and methacrylate.
위 화학식 1로 표시되는 2관능성 아크릴계 화합물과 함께 광경화에 의해 고체 폴리머 전해질을 형성할 수 있는 화합물로서 비닐계 화합물을 소량 혼합하여 사용할 수 있다.A small amount of a vinyl compound may be mixed and used as a compound capable of forming a solid polymer electrolyte by photocuring together with the bifunctional acrylic compound represented by the above formula (1).
비닐계 화합물의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 (메타)아크릴로니트릴, 메틸(메타)아크릴레이트, 비닐에스테르 화합물, 염화비닐, 염화비닐리덴, 아크릴아미드, 테트라플루오로에틸렌, 비닐아세테이트, 메틸비닐케톤, 에틸렌, 스티렌, 메틸스티렌, p-메톡시스티렌, p-시아노스티렌 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 비닐계 화합물은 중합개시제에 의한 황변 현상이 일어나지 않는 범위에서 소량 사용할 수 있다.The kind of the vinyl compound is not particularly limited, and examples thereof include (meth) acrylonitrile, methyl (meth) acrylate, vinyl ester compound, vinyl chloride, vinylidene chloride, acrylamide, tetrafluoroethylene, vinyl acetate, Ketone, ethylene, styrene, methylstyrene, p-methoxystyrene, p-cyanostyrene, etc. These may be used alone or in admixture of two or more. The vinyl compound may be used in a small amount insofar as the yellowing caused by the polymerization initiator does not occur.
중합개시제는 고체 폴리머 전해질 조성물의 경화 반응 효율을 향상시키기 위한 것으로서, 광 조사에 의해 활성 라디칼을 발생시키는 광 라디칼 발생제와 산을 발생시키는 산 발생제를 들 수 있으며, 이들 중 일부는 광과 산을 동시에 발생시키는 화합물이다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The polymerization initiator is for improving the curing reaction efficiency of the solid polymer electrolyte composition and includes a photo-radical generator which generates an active radical by light irradiation and an acid generator which generates an acid, At the same time. These may be used alone or in combination of two or more.
광 라디칼 발생제로는 아세토페논계, 벤조인계, 벤조페논계, 티오크산톤계, 트리아진계 화합물 등을 들 수 있다.Examples of the photo radical generator include acetophenone, benzoin, benzophenone, thioxanthone and triazine compounds.
아세토페논계 화합물로는 디에톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-[2-(2-히드록시에톡시)페닐]프로판-1-온 및 이의 올리고머, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온 등을 들 수 있다.Examples of the acetophenone-based compounds include diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 2-hydroxy-2-methyl- 1- [2- (2-hydroxyethoxy ) Phenyl] propan-1-one and its oligomers, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-methyl-2-morpholino-1- (4-methylthiophenyl) propan- 2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) butan-1-one.
벤조인계 화합물로는 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다.Examples of the benzoin compound include benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, and benzoin isobutyl ether.
벤조페논계 화합물로는 벤조페논, 메틸 o-벤조일벤조에이트, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐설파이드, 3,3',4,4'-테트라(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등을 들 수 있다.Examples of the benzophenone compound include benzophenone, methyl o-benzoyl benzoate, 4-phenylbenzophenone, 4-benzoyl-4'-methyldiphenyl sulfide, 3,3 ', 4,4'- Oxycarbonyl) benzophenone, 2,4,6-trimethylbenzophenone, and the like.
티오크산톤계 화합물로는 2-이소프로필티오크산톤, 4-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등을 들 수 있다.Examples of the thioxanthone compound include 2-isopropylthioxanthone, 4-isopropylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2,4-dichlorothioxanthone, 1- City Oak Mountain, and the like.
트리아진계 화합물로는 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시나프틸)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-피페로닐-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(5-메틸푸란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(푸란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(4-디에틸아미노-2-메틸페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(3,4-디메톡시페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다.Examples of the triazine compound include 2,4-bis (trichloromethyl) -6- (4-methoxyphenyl) -1,3,5-triazine, 2,4-bis (trichloromethyl) -6- (Methoxynaphthyl) -1,3,5-triazine, 2,4-bis (trichloromethyl) -6-piperonyl-1,3,5-triazine, 2,4- Methyl) -6- (4-methoxystyryl) -1,3,5-triazine, 2,4-bis (trichloromethyl) -6- [2- 2- (furan-2-yl) ethenyl] -1,3,5-triazine, 2,4,6-trichloromethyl- Bis (trichloromethyl) -6- [2- (4-diethylamino-2-methylphenyl) ethenyl] -1,3,5-triazine, 2,4- - [2- (3,4-dimethoxyphenyl) ethenyl] -1,3,5-triazine.
또한, 광 라디칼 발생제로는 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸, 10-부틸-2-클로로아크리돈, 2-에틸안트라퀴논, 9,10-페난트렌퀴논, 캄포퀴논, 메틸페닐글리옥실레이트, 벤질디메틸케탈, 티타노센 화합물 등을 사용할 수도 있다.Examples of the photo radical generator include 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, 2,2'-bis (o-chlorophenyl) -4,4 ', 5,5'-tetraphenyl- It is also possible to use, for example, bis-imidazole, 10-butyl-2-chloroacridone, 2-ethyl anthraquinone, 9,10-phenanthrenequinone, camphorquinone, methylphenylglyoxylate, benzyldimethylketal, have.
산 발생제로는 4-히드록시페닐디메틸설포늄 p-톨루엔설포네이트, 4-히드록시페닐디메틸설포늄헥사플루오로안티모네이트, 4-아세톡시페닐디메틸설포늄 p-톨루엔설포네이트, 4-아세톡시페닐메틸벤질설포늄헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐설포늄 p-톨루엔설포네이트, 트리페닐설포늄헥사플루오로안티모네이이트, 디페닐요오도늄 p-톨루엔설포네이트, 디페닐요오도늄헥사플루오로안티모네이트 등의 오늄염; 니트로벤질토실레이트, 벤조인토실레이트 등을 들 수 있다.Examples of the acid generator include 4-hydroxyphenyldimethylsulfonium p-toluenesulfonate, 4-hydroxyphenyldimethylsulfonium hexafluoroantimonate, 4-acetoxyphenyldimethylsulfonium p-toluenesulfonate, 4-acetic acid Triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium p-toluenesulfonate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, diphenyliodonium p-toluenesulfonate, diphenyliodonium Onium salts such as hexafluoroantimonate; Nitrobenzyl tosylate, benzoin tosylate, and the like.
또한, 중합개시제로는 시판되고 있는 제품으로 오푸토마(아사히 전화공업사), Irgacure, OXE-01(시바사), 씨에이드 SI-60L, UVI-6990(유니온 칼바이드사), BBI-1C3, MPI-103, TPS-103, DTS-103, NAT-103, NDS-103(미도리 화학사) 등을 사용할 수도 있다.Examples of the polymerization initiator include commercially available products such as Opethoma (Asahi Kogyo Co.), Irgacure, OXE-01 (Ciba), Seid SI-60L, UVI-6990 (Union Carbide), BBI-1C3, MPI -103, TPS-103, DTS-103, NAT-103 and NDS-103 (Midori Chemical).
화학식 1로 표시되는 2관능성 아크릴계 화합물과 중합개시제는 고체 폴리머 전해질 조성물에 8-9.99 : 0.01-2의 중량비(고형분 기준)로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 8.6-9.1 : 0.9-1.4의 중량비인 것이 좋다. 이때, 화학식 1로 표시되는 2관능성 아크릴계 화합물과 중합개시제의 중량비는 총 중량비 10을 기준으로 한다. 중량비가 상기 범위에 해당되지 않는 경우, 예컨대 화학식 1로 표시되는 2관능성 아크릴계 화합물의 중량비가 8 미만이거나 중합개시제의 중량비가 2 초과인 경우 이온 전도도 향상 효과가 미미하고 중합 시 고체 폴리머 전해질에 수축 또는 팽창이 발생할 수 있다. 또한, 화학식 1로 표시되는 2관능성 아크릴계 화합물의 중량비가 9.99 초과이거나 중합개시제의 중량비가 0.01 미만인 경우 고체 폴리머 전해질의 형성이 미약하여 적절한 기계적 강도의 부여가 어렵고 누액의 문제가 발생할 수 있다.The bifunctional acrylic compound represented by the general formula (1) and the polymerization initiator are preferably contained in the solid polymer electrolyte composition in a weight ratio (based on solid content) of 8-9.99: 0.01-2, more preferably 8.6-9.1: 0.9-1.4 By weight. At this time, the weight ratio of the bifunctional acrylic compound represented by the general formula (1) to the polymerization initiator is based on the total weight ratio of 10. When the weight ratio does not fall within the above range, for example, when the weight ratio of the bifunctional acrylic compound represented by the general formula (1) is less than 8 or the weight ratio of the polymerization initiator is more than 2, the effect of improving ionic conductivity is insignificant, Or swelling may occur. When the weight ratio of the bifunctional acrylic compound represented by the general formula (1) is more than 9.99 or the weight ratio of the polymerization initiator is less than 0.01, the formation of the solid polymer electrolyte is weak and it is difficult to give proper mechanical strength and leakage problems may occur.
금속염은 고체 폴리머 전해질 조성물에 금속 이온을 제공하기 위한 것으로서, 전기 변색 물질에 삽입 또는 탈리되어 전기 변색 물질에 포함된 전이금속의 산화수를 변화시킴으로써 전기 변색 물질 자체의 광학적 특성, 예컨대 투과도를 변화시키는 역할을 한다.The metal salt is used to provide a metal ion to the solid polymer electrolyte composition. The metal salt is inserted or removed in the electrochromic material to change the oxidation number of the transition metal contained in the electrochromic material, thereby changing the optical property of the electrochromic material itself .
금속염으로는 Li+, Na+, K+ 및 Cs+로 이루어진 군으로부터 선택되는 양이온과 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, (CN)2N-, BF4 -, ClO4 -, RSO3 -, RCOO-(여기서, R은 탄소수 1-9의 알킬기 또는 페닐기), PF6 -, AsF6 -, SbF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, (CF3SO3 -)2, (CF2CF2SO3 -)2, (C2F5SO2)2N-, (CF3SO3)2N-, (CF3SO2)(CF3CO)N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3COO-, C3F7COO-, CF3SO3 - 및 C4F9SO3 -로 이루어진 군으로부터 선택된 음이온의 이온결합으로 이루어지는 알칼리금속염이 바람직하다.Examples of the metal salt include a cation selected from the group consisting of Li + , Na + , K +, and Cs + and a cation selected from the group consisting of F - , Cl - , Br - , I - , NO 3 - , (CN) 2 N - , BF 4 - 4 -, RSO 3 -, RCOO - ( wherein, R is an alkyl group or a phenyl group having a carbon number of 1-9), PF 6 -, AsF 6 -, SbF 6 -, (CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3) 3 PF 3 -, (CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF -, (CF 3) 6 P -, (CF 3 SO 3 -) 2, (CF 2 CF 2 SO 3 -) 2, ( C 2 F 5 SO 2) 2 N -, (CF 3 SO 3) 2 N -, (CF 3 SO 2) (CF 3 CO) N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, ( SF 5) 3 C -, (CF 3 SO 2) 3 C -, CF 3 (CF 2) 7 SO 3 -, CF 3 COO -, C 3 F 7 COO -, CF 3 SO 3 -, and C 4 F 9 SO 3 - , are preferable. The alkali metal salt is preferably an alkali metal salt of an anion selected from the group consisting of SO 3 - and C 4 F 9 SO 3 - .
특히, WO3, NiO 등의 무기 금속을 전기 변색 소자의 전기 변색 물질로 이용하는 경우에는 LiClO4, LiAsF6, LiSbF6, LiPF6 또는 LiBF4 등의 리튬 양이온을 포함하는 알칼리금속염을 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 LiPF6 또는 LiBF4인 것이 좋다.In particular, when an inorganic metal such as WO 3 or NiO is used as an electrochromic material of an electrochromic device, it is preferable to use an alkali metal salt containing lithium cations such as LiClO 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiPF 6 or LiBF 4 , And more preferably LiPF 6 or LiBF 4 .
금속염은 고체 폴리머 전해질 조성물의 다른 성분들에 영향을 주지 않으면서 전해질 조성물의 조성 및 전기 변색 물질의 종류에 따라 그 함량을 적절히 조절하여 사용할 수 있다. 금속염은 고체 폴리머 전해질 조성물의 총 함량을 기준으로 금속염 중 양이온의 농도가 0.5 내지 1.5mol/L가 되도록 포함되는 것이 바람직하다. 금속염의 양이온의 농도가 0.5mol/L 미만인 경우 고체 폴리머 전해질 조성물에 대한 용해도는 좋으나 전도될 수 있는 자유 이온의 수가 적어 전기 변색 소자의 전해질로서 충분한 성능을 발휘하기 어렵다. 또한 1.5mol/L 초과인 경우 고체 폴리머 전해질 조성물에 대한 용해가 잘 이루어지지 않아 이온쌍(ion-paring)을 형성하게 되는데, 즉 이온이 용해된 후 +/-로 분리되어 이온의 이동이 있어야 하나 이온쌍 또는 이온 응집(aggregation) 상태에서는 이동이 불가능하게 되어 결과적으로 자유 이온의 수가 작아지고 전도도가 낮아지게 된다.The metal salt may be used by appropriately adjusting the content thereof depending on the composition of the electrolyte composition and the kind of the electrochromic material, without affecting other components of the solid polymer electrolyte composition. The metal salt is preferably contained so that the concentration of the cation in the metal salt is 0.5 to 1.5 mol / L based on the total content of the solid polymer electrolyte composition. When the concentration of the cation of the metal salt is less than 0.5 mol / L, the solubility in the solid polymer electrolyte composition is good, but the number of free ions that can be conducted is small, so that it is difficult to exhibit sufficient performance as an electrolyte of the electrochromic device. In addition, when it exceeds 1.5 mol / L, the solid polymer electrolyte composition does not dissolve well and forms ion-paring. That is, after ion dissolution, In the case of ion pair or ion aggregation, migration is impossible and consequently, the number of free ions is reduced and the conductivity is lowered.
상기와 같은 본 발명의 고체 폴리머 전해질 조성물을 이용하여 고체 폴리머 전해질을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 전극 내부에서 광경화에 의한 인-시츄(In-Situ) 중합 반응에 의해 제조할 수 있다. 이때, 인-시츄 중합은 두 전극 사이에 고체 폴리머 전해질 조성물을 주입한 후 중합하는 방법으로, 중합된 전해질을 제어하는 것에 비하여 취급이 용이하여 전기 변색 소자의 제조 시 유용하다. 또한, 고체 폴리머 전해질과 전극 사이의 젖음성(wetting) 및 접촉 상태가 좋은 이점이 있다.The method for producing the solid polymer electrolyte using the solid polymer electrolyte composition of the present invention is not particularly limited. For example, it can be produced by an in-situ polymerization reaction by photocuring in an electrode. In this case, the in-situ polymerization is a method in which a solid polymer electrolyte composition is injected between two electrodes and then polymerized. The in-situ polymerization is easier to handle than controlling the polymerized electrolyte and is useful in the production of an electrochromic device. In addition, there is a good advantage of wetting and contact between the solid polymer electrolyte and the electrode.
광경화에 의한 고체 폴리머 전해질의 중합 조건은 특별히 한정되지 않으며, 통상의 광 조사량으로 예컨대 10분 이내의 중합 시간으로 수행될 수 있다.
Polymerization conditions of the solid polymer electrolyte by photo-curing are not particularly limited, and can be carried out at a polymerization time of 10 minutes or less, for example, at a normal light irradiation dose.
본 발명의 전기 변색 소자는 제1전극, 제2전극, 전기 변색 물질 및 상기 고체 폴리머 전해질 조성물의 광경화로 형성된 전해질을 포함하는 것을 특징으로 한다.The electrochromic device of the present invention is characterized by comprising a first electrode, a second electrode, an electrochromic material and an electrolyte formed by photocuring of the solid polymer electrolyte composition.
제1전극 및 제2전극은 기재 상에 투명 도전층이 형성된 구조의 것일 수 있다.The first electrode and the second electrode may have a structure in which a transparent conductive layer is formed on a substrate.
기재 및 투명 도전층은 당 분야에서 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 기재로는 유리, 투명 플라스틱(고분자) 등을 들 수 있으며, 투명 도전층을 형성하기 위한 도전성 물질로는 ITO(indium doped tin oxide), ATO(antimony doped tin oxide), FTO(fluorine doped tin oxide), IZO(Indium doped zinc oxide), ZnO 등을 들 수 있다. 기재 상에 도전성 물질을 스퍼터링, 전자빔 증착, 화학기상증착, 졸-겔 코팅법 등의 공지된 방법으로 증착하여 투명 도전층을 형성할 수 있다.The substrate and the transparent conductive layer are not particularly limited as long as they are well known in the art. Examples of the conductive material for forming the transparent conductive layer include ITO (indium doped tin oxide), ATO (antimony doped tin oxide), FTO (fluorine doped tin oxide), and the like. , Indium doped zinc oxide (IZO), and zinc oxide (ZnO). A transparent conductive layer can be formed on the substrate by depositing a conductive material by a known method such as sputtering, electron beam evaporation, chemical vapor deposition, or sol-gel coating.
전기 변색 물질의 종류는 특별히 한정되지 않으며, WO3, Ir(OH)x, MoO3, V2O5, TiO2, NiO 등의 무기 금속 산화물; 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리아줄렌, 폴리피리딘, 폴리인돌, 폴리카바졸, 폴리아진, 폴리티오펜 등의 전도성 고분자; 비올로겐, 안트라퀴논, 페노사이아진 등의 유기 변색 물질 등을 들 수 있다.Examples of the electrochromic material include, but are not limited to, inorganic oxides such as WO 3 , Ir (OH) x, MoO 3 , V 2 O 5 , TiO 2 and NiO; Conductive polymers such as polypyrrole, polyaniline, polyazulene, polypyridine, polyindole, polycarbazole, polyazine, and polythiophene; Organic coloring materials such as violon, anthraquinone, phenothiazine, and the like.
전기 변색 물질을 전극 상에 적층하는 방법은 표면 프로파일을 따라 기저면으로부터 일정한 높이로 박막을 형성할 수 있는 방법이라면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 스퍼터링 등의 진공증착 방법을 들 수 있다.The method of laminating the electrochromic material on the electrode is not particularly limited as long as the thin film can be formed at a constant height from the basal plane along the surface profile. For example, a vacuum deposition method such as sputtering can be mentioned.
전기 변색 물질 중에서 WO3는 환원반응에 의해 착색되는 물질이고, NiO는 산화반응에 의해 착색되는 물질이다. 이와 같은 무기 금속 산화물을 포함하는 전기 변색 소자에서 전기 변색이 일어나는 전기화학적 메커니즘은 하기 반응식 1과 같이 설명된다. 구체적으로, 전기 변색 소자에 전압을 인가하면 전해질 내에 포함되어 있는 양성자(H+) 또는 리튬 이온(Li+)이 전류의 극성에 따라 전기 변색 물질로 삽입 또는 탈리되며, 이때 화합물 내의 전하 중성 조건을 만족시키기 위하여 전기 변색 물질에 포함된 전이금속의 산화수가 변화함으로써 전기 변색 물질 자체의 광학적 특성, 예컨대 투과도(색상)가 변화하게 된다.Of the electrochromic materials, WO 3 is a substance that is colored by a reduction reaction, and NiO is a substance that is colored by an oxidation reaction. The electrochemical mechanism by which electrochromism occurs in an electrochromic device containing such an inorganic metal oxide is explained as shown in the following reaction formula (1). Specifically, when a voltage is applied to the electrochromic device, the proton (H + ) or lithium ion (Li + ) contained in the electrolyte is inserted or eliminated as an electrochromic material depending on the polarity of the electric current. The change in the oxidation number of the transition metal contained in the electrochromic material changes the optical characteristic of the electrochromic material itself, for example, the transmittance (color).
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
WO3(투명) + xe + xM ↔ MxWO3(진한 청색)WO 3 (transparent) + xe + xM ↔ MxWO 3 (dark blue)
(식 중, M은 양성자 또는 알칼리금속 양이온, 예컨대 Li+이고; x는 임의의 정수임).(Wherein M is a proton or an alkali metal cation such as Li + ; x is any integer).
이와 같이 구성된 전기 변색 소자는 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조할 수 있으며, 예컨대 (a) 제1전극 및 제2전극을 제조하는 단계; (b) 제조된 제1전극 및 제2전극 사이에 본 발명에 따른 고체 폴리머 전해질 조성물을 주입한 후 봉합하는 단계; 및 (c) 주입된 전해질 조성물을 중합시켜 고체 폴리머 전해질을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The electrochromic device thus constructed can be manufactured according to a conventional method known in the art, and includes, for example, (a) preparing a first electrode and a second electrode; (b) injecting the solid polymer electrolyte composition according to the present invention between the prepared first electrode and the second electrode, and then suturing; And (c) polymerizing the injected electrolyte composition to form a solid polymer electrolyte.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to be illustrative of the invention and are not intended to limit the scope of the claims. It will be apparent to those skilled in the art that such variations and modifications are within the scope of the appended claims.
실시예Example
실시예 1Example 1
(1) 고체 폴리머 전해질 조성물(1) Solid polymer electrolyte composition
1,4-부탄디올디메타크릴레이트(BDDMA), 1,2-옥탄디온-1-[4-(페닐티오)페닐]-2-(O-벤조일옥심)(OXE-01, 시바사)을 8.7:1.3의 중량비(고형분 기준)로 혼합하고, 조성물 총 함량에 대하여 LiPF6(Li+농도: 1mol/L)를 첨가하여 고체 폴리머 전해질 조성물을 제조하였다.(BDDMA) and 1,2-octanedione-1- [4- (phenylthio) phenyl] -2- (O-benzoyloxime) (OXE-01, : 1.3 (based on solid content), and LiPF 6 (Li + concentration: 1 mol / L) was added to the total composition amount to prepare a solid polymer electrolyte composition.
(2) 전기 변색 소자(2) The electrochromic device
유리 기판 위에 ITO 투명 도전층을 150㎚ 두께로 증착하고, 그 위에 스퍼터링 방법으로 200㎚ 두께의 WO3 전기 변색 물질 박막을 형성하여 작업 전극을 제조하였다. 또한, 작업 전극과 동일한 방법으로 300㎚ 두께의 NiO 박막을 가진 상대 전극을 제조하였다. 작업 전극과 상대 전극의 테두리 일부(전해질 주입구)를 제외하고는 UV 봉합재(sealant)로 합착하여 전해질이 없는 상태의 전기 변색 소자 중간체를 제조하였다. 제조된 중간체에 (1)에서 제조한 고체 폴리머 전해질 조성물을 주입하고 UV 봉합재로 주입구를 봉합한 후 자외선(UV) 노광기에서 1분 동안 광 조사하여 인-시츄 중합으로 전기 변색 소자를 제작하였다.
An ITO transparent conductive layer was deposited on the glass substrate to a thickness of 150 nm, and a 200 nm thick WO 3 electrochromic material thin film was formed thereon by a sputtering method to prepare a working electrode. Further, a counter electrode having a NiO thin film with a thickness of 300 nm was manufactured in the same manner as the working electrode. Except for a part of the rim of the working electrode and the counter electrode (electrolyte injection hole), a UV sealant was used to produce an electrochromic device intermediate without electrolyte. The solid polymer electrolyte composition prepared in (1) was injected into the prepared intermediate, the injection port was sealed with a UV sealing material, and then irradiated with light for 1 minute in an ultraviolet (UV) exposure apparatus to prepare an electrochromic device by in-situ polymerization.
실시예 2Example 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 1,4-부탄디올디메타크릴레이트(BDDMA)와 OXE-01를 9:1의 중량비(고형분 기준)로 사용하였다.
Except that 1,4-butanediol dimethacrylate (BDDMA) and OXE-01 were used in a weight ratio of 9: 1 (based on solids).
실시예 3Example 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 1,4-부탄디올디메타크릴레이트(BDDMA)와 OXE-01를 8.5:1.5의 중량비(고형분 기준)로 사용하였다.
Except that 1,4-butanediol dimethacrylate (BDDMA) and OXE-01 were used in a weight ratio (based on solid content) of 8.5: 1.5.
실시예 4Example 4
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트(HDDMA)와 OXE-01를 8.7:1.3의 중량비(고형분 기준)로 사용하였다.
The procedure of Example 1 was repeated except that 1,6-hexanediol dimethacrylate (HDDMA) and OXE-01 were used at a weight ratio (based on solid content) of 8.7: 1.3.
실시예 5Example 5
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트(HDDMA)와 OXE-01를 9:1의 중량비(고형분 기준)로 사용하였다.
The procedure of Example 1 was repeated except that 1,6-hexanediol dimethacrylate (HDDMA) and OXE-01 were used at a weight ratio (based on solid content) of 9: 1.
실시예 6Example 6
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트(HDDMA)와 OXE-01를 8.5:1.5의 중량비(고형분 기준)로 사용하였다.
The procedure of Example 1 was repeated except that 1,6-hexanediol dimethacrylate (HDDMA) and OXE-01 were used at a weight ratio (based on solid content) of 8.5: 1.5.
실시예 7Example 7
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 1,4-부탄디올디메타크릴레이트(BDDMA)와 OXE-01를 7.7:2.3의 중량비(고형분 기준)로 사용하였다.
Except that 1,4-butanediol dimethacrylate (BDDMA) and OXE-01 were used at a weight ratio (based on solid content) of 7.7: 2.3.
실시예 8Example 8
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 1,4-부탄디올디메타크릴레이트(BDDMA)와 OXE-01를 9.5:0.5의 중량비(고형분 기준)로 사용하였다.
The procedure of Example 1 was repeated except that 1,4-butanediol dimethacrylate (BDDMA) and OXE-01 were used in a weight ratio of 9.5: 0.5 (based on solids).
실시예 9Example 9
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 1,4-부탄디올디메타크릴레이트(BDDMA)와 OXE-01를 9.995:0.005의 중량비(고형분 기준)로 사용하였다.
The procedure of Example 1 was repeated except that 1,4-butanediol dimethacrylate (BDDMA) and OXE-01 were used at a weight ratio of 9.995: 0.005 (based on solids).
비교예 1Comparative Example 1
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 2-히드록시에틸메타크릴레이트(HEMA)와 OXE-01를 8.7:1.3의 중량비(고형분 기준)로 사용하였다.
2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and OXE-01 were used in a weight ratio (based on solid content) of 8.7: 1.3.
비교예 2Comparative Example 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 2-히드록시에틸메타크릴레이트(HEMA)와 OXE-01를 9:1의 중량비(고형분 기준)로 사용하였다.
2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and OXE-01 were used in a weight ratio of 9: 1 (based on solids).
비교예 3Comparative Example 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 1,4-부탄디올디메타크릴레이트(BDDMA)와, γ-부티로락톤(GBL)에 1M LiClO4이 용해된 액상의 전해질을 5:5의 중량비로 사용하였다.
(BDDMA) and a liquid electrolyte in which 1 M LiClO 4 was dissolved in? -Butyrolactone (GBL) at a weight ratio of 5: 5 was used in the same manner as in Example 1 except that 1,4-butanediol dimethacrylate Respectively.
비교예 4Comparative Example 4
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, γ-부티로락톤(GBL)에 1M LiClO4이 용해된 액상의 전해질만을 사용하였다.
Except that only a liquid electrolyte in which 1 M LiClO 4 was dissolved in? -Butyrolactone (GBL) was used in the same manner as in Example 1.
비교예 5Comparative Example 5
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 테트라에틸렌글리콜디메타크릴레이트(TEGDMA)와 OXE-01를 8.7:1.3의 중량비(고형분 기준)로 사용하였다.
Tetraethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA) and OXE-01 were used in a weight ratio (based on solid content) of 8.7: 1.3.
비교예 6Comparative Example 6
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 1,9-노난디올디메타크릴레이트(NDDMA)와 OXE-01를 8.7:1.3의 중량비(고형분 기준)로 사용하였다.
Except that 1,9-nonanediol dimethacrylate (NDDMA) and OXE-01 were used in a weight ratio (based on solid content) of 8.7: 1.3.
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 고체 폴리머 전해질 조성물의 성분 및 함량(중량비)을 하기 표 1에 나타내었다.The composition and content (weight ratio) of the solid polymer electrolyte composition prepared in the above Examples and Comparative Examples are shown in Table 1 below.
개시제polymerization
Initiator
(Li+, mol/L)Metal salt
(Li + , mol / L)
전해질Liquid
Electrolyte
HDDMA: 1,6-헥산디올디메타크릴레이트
HEMA: 2-히드록시에틸메타크릴레이트
TEGDMA: 테트라에틸렌글리콜디메타크릴레이트
NDDMA: 1,9-노난디올디메타크릴레이트
OXE-01: 1,2-옥탄디온-1-[4-(페닐티오)페닐]-2-(O-벤조일옥심)(시바사)BDDMA: 1,4-butanediol dimethacrylate
HDDMA: 1,6-hexanediol dimethacrylate
HEMA: 2-hydroxyethyl methacrylate
TEGDMA: tetraethylene glycol dimethacrylate
NDDMA: 1,9-nonanediol dimethacrylate
OXE-01: 1,2-octanedione-1- [4- (phenylthio) phenyl] -2- (O- benzoyloxime)
시험예Test Example
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 폴리머 전해질 조성물과 전기 변색 소자의 물성을 하기 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The physical properties of the polymer electrolyte composition and the electrochromic device prepared in the above Examples and Comparative Examples were measured by the following methods, and the results are shown in Table 2 below.
1. 폴리머 전해질의 이온 전도도1. Polymer electrolyte ion conductivity
이온 전도도를 전도도 측정기(Inolab multi 740)를 이용하여 측정하였다.Ion conductivity was measured using a conductivity meter (Inolab multi 740).
<평가 기준><Evaluation Criteria>
○: 이온 전도도 < 10-5S/㎝?: Ion conductivity <10 -5 S / cm
△: 10-5S/㎝ ≤ 이온 전도도 ≤ 10-6S/㎝?: 10 -5 S / cm? Ion conductivity? 10 -6 S / cm
×: 10-6S/㎝ < 이온 전도도×: 10 -6 S / cm <ion conductivity
2. 중합 시간2. Polymerization time
적외선 분광 분석기(FT-IR 스펙트럼)를 이용하여 폴리머 전해질 조성물의 경화가 완료되는 시간, 예컨대 중합에 따라 이중결합이 소거됨과 폴리머 전해질의 투과도(T) 변화를 측정하고, 하기 기준에 의거하여 평가하였다.The time at which the curing of the polymer electrolyte composition was completed using an infrared spectrometer (FT-IR spectrum), for example, the change in the degree of double bond cleavage and the change in the permeability (T) of the polymer electrolyte was measured according to the following criteria .
<평가 기준><Evaluation Criteria>
◎: 중합 시간 ≤ 60초◎: polymerization time ≤ 60 seconds
○: 60초 < 중합 시간 ≤ 120초○: 60 seconds <polymerization time ≤ 120 seconds
△: 120초 < 중합 시간 ≤ 180초?: 120 seconds <polymerization time? 180 seconds
×: 180초 < 중합 시간×: 180 sec <polymerization time
3. 전기 변색(착색/소색) 시 투과도(%)3. Transparency (%) at electrochromism (coloring / decoloring)
전기 변색 소자의 전기 변색(착색/소색) 시험을 2시간 이상 진행한 후 400㎚에서의 투과도를 측정하였다. 이때, 착색 시 투과도가 37% 이하이고, 착색/소색 시 투과도 값의 차이가 클수록 양호한 것으로 간주하였다.
The electrochromic device (coloring / decoloring) test of the electrochromic device was conducted for 2 hours or more, and the transmittance at 400 nm was measured. At this time, it was considered that the transmittance at the time of coloring was 37% or less, and the larger the difference in the transmittance value at the time of coloring / quenching, the better.
(착색/소색)Permeability (%)
(Coloring / decoloring)
위 표 2와 같이, 본 발명에 따라 화학식 1로 표시되는 2관능성 아크릴계 화합물, 중합개시제 및 금속염을 포함하는 실시예 1 내지 9의 고체 폴리머 전해질은 액체 전해질과 유사한 이온 전도도를 나타내었으며, 광경화에 따른 중합 반응이 촉진되고 경화도의 조절이 용이할 뿐만 아니라 전기 변색에 따른 투과도 특성도 우수하였다. 특히, 2관능성 아크릴계 화합물과 중합개시제의 중량비가 8.6-9.1 : 0.9-1.4인 경우 중합 반응 촉진과 경화도 조절 면에서 보다 효과적이었다.As shown in Table 2, the solid polymer electrolytes of Examples 1 to 9 including the bifunctional acrylic compound, the polymerization initiator and the metal salt represented by Formula 1 according to the present invention showed similar ionic conductivity to that of the liquid electrolyte, The polymerization reaction was promoted, the degree of curing was easily controlled, and the electrical conductivity was also excellent. In particular, when the weight ratio of the bifunctional acrylic compound to the polymerization initiator is in the range of 8.6 to 9.1: 0.9 to 1.4, polymerization reaction acceleration and curing are more effectively controlled.
반면, 통상의 단관능 아크릴계 단량체를 사용한 비교예 1 및 2는 중합 시간이 오래 걸리고 중합 반응의 조절이 어려울 뿐만 아니라 이온 전도도가 실시예에 미치지 못하였다. 액체 전해질을 이용한 비교예 3 및 4는 그 고유 특성으로 인하여 이온 전도도는 좋으나 중합 시간이 오래 걸리고 투과도가 좋지 못하였다. 또한, 화학식 1로 표시되지 않는 다른 종류의 2관능성 아크릴계 화합물을 사용한 비교예 5는 중합시간이 오래 걸리고 투과도가 좋지 못하였으며, 알킬렌기의 탄소수가 상이한 2관능성 아크릴계 화합물을 사용한 비교예 6은 용해도가 좋지 않아 전해질의 형성이 어려웠다.
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2 using a conventional monofunctional acrylic monomer, it took a long time to polymerize and the polymerization reaction was difficult to control, and the ionic conductivity was not as good as in the examples. Comparative Examples 3 and 4 using a liquid electrolyte had good ionic conductivity due to their inherent characteristics, but took a long polymerization time and had poor permeability. In Comparative Example 5, which used a different type of bifunctional acrylic compound not represented by the general formula (1), the polymerization time was long and the permeability was poor. In Comparative Example 6 in which the bifunctional acrylic compound having different alkylene groups were used, The solubility was poor and the formation of the electrolyte was difficult.
10: 제1전극 11: 제1전극용 기재
12: 제2전극용 도전층 20: 제2전극
21: 제2전극용 기재 22: 제2전극용 도전층
31: 제1전극의 전기 변색 물질층
32: 제2전극의 전기 변색 물질층
40: 봉합재 50: 전해질10: first electrode 11: substrate for first electrode
12: conductive layer for second electrode 20: second electrode
21: substrate for a second electrode 22: conductive layer for a second electrode
31: Electrochromic material layer of the first electrode
32: Electrochromic material layer of the second electrode
40: Seal material 50: Electrolyte
Claims (9)
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 충진되며, 하기 화학식 1로 표시되는 2관능성 아크릴계 화합물로 구성된 단량체, 중합개시제 및 금속염을 포함하는 고체 폴리머 전해질 조성물의 광경화로 형성된 고체 폴리머 전해질을 포함하고,
상기 고체 폴리머 전해질 조성물에 있어서 상기 중합개시제 중량 대비 상기 2관능성 아크릴계 화합물로 구성된 단량체 중량의 비는 6.7 내지 9인, 전기 변색 소자:
[화학식 1]
(식 중, R1은 치환 또는 비치환된 탄소수 2-6의 알킬렌기이고, R2는 수소 원자 또는 탄소수 1-6의 알킬기임).
A first electrode and a second electrode facing each other; And
A solid polymer electrolyte formed by photocuring of a solid polymer electrolyte composition filled between the first electrode and the second electrode, the solid polymer electrolyte composition comprising a monomer composed of a bifunctional acrylic compound represented by Chemical Formula 1, a polymerization initiator and a metal salt, ,
Wherein the ratio of the weight of the monomer constituted of the bifunctional acrylic compound to the weight of the polymerization initiator in the solid polymer electrolyte composition is 6.7 to 9,
[Chemical Formula 1]
(Wherein R 1 is a substituted or unsubstituted alkylene group having 2 to 6 carbon atoms and R 2 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms).
The bifunctional acrylic compound according to claim 1, wherein the bifunctional acrylic compound represented by Formula (1) is at least one compound selected from the group consisting of ethylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-propanediol di (meth) , At least one selected from the group consisting of 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, and neopentyl glycol di (meth) acrylate.
The electrochromic device according to claim 1, wherein the bifunctional acrylic compound represented by Formula 1 is 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, or a mixture thereof.
The electrochromic device according to claim 1, wherein the metal salt is an alkali metal salt.
The electrochromic device according to claim 1, wherein the concentration of the cation in the metal salt is 0.5 to 1.5 mol / L.
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