[发明专利]光吸收和反射由铜的电沉积控制的电化学电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种在可见光和红外线中具有可控发射(émission)的电化学电池。

背景技术

文献“可逆电化学镜(REM)智能窗(Reversible ElectrochemicalMirror(REM)Smart Window)”，D.M.TENCH et al.，proceedings ofInternational Symposium，Electrochromic Materials and Applications，Volume 2003-17，page 190，在2003年5月1日作的报告之后出版，其披露了通过银的可逆电沉积来操作的一种用于控制可见光中光的吸收和发射的装置。该装置包括叠合起来的第一玻璃板、板栅(grille，栅格)形式的对电极(或称“辅助电极”)，包含电沉积的银离子的γ-丁内酯电解质层，以合成的氧化铟锡(ITO)制成的镜面电极以及在红外线中不透明的第二玻璃板。为了提高该装置的反射率，对其施加一个电压以便在与电解质接触的镜面电极的表面上沉积银。一旦断开电压，该装置保持在相同的状态中：没有必要维持电压以保持高反射率。为了减小反射率，倒转电压的极性以便溶解沉积在镜面电极表面上的银。由此银沉积在以板栅形式的对电极上。

现有技术的装置具有这样的缺陷，其是刚性装置并且在红外线中完全吸收。

而且，美国专利第5296318号披露了一种包括复合电极并使用锂作为插入离子的可再充电电池。该电池使用不同的粉末，该粉末结合到膜状的聚合物基质中。这种结构具有两个优点。首先，其使粉末具有了机械强度。其次，使由电池的不同成分形成的膜可以与板栅形状的集电器一起层压以便形成一个完全柔性的电池。

通过现有技术开发的电池使用按重量计12％的比率的疏水的聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)共聚物类型的聚合物。因此，它们使用有机类型溶剂例如二甲基碳酸酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯或者乙腈。这些电池具有必须在手套式操作箱中装配的缺点。

发明内容

本发明提出了一种具有在可见光和红外线中受控发射的电化学电池，其具有柔性和在水介质中工作的重要特性。

由于水的高离解常数的事实，水介质的好处在于由于更高的离子电导率而允许更多的离子交换。正如水的其它优点，可以提到的是它在红外线中的透明性和环保(特性)。水系电池(cellule aqueuse)的形成涉及发现合适的聚合物以及使用该聚合物。

因而，本发明的目的是一种具有由在控制电压的作用下的电沉积控制的发射的电化学电池，其特征在于，所述电化学电池包括以下叠合的分别紧密接触的柔性元件：

-第一电极，用于连接到控制电压的第一电势，

-第一多孔层，由PVDF-HFP、PEO和活性炭粉的混合物形成，

-多孔分离器(séparateur，或称“隔板”，“分离膜”)，由PVDF-HFP和PEO的混合物形成，

-第二电极，其由板栅形成并连接到控制电压的第二电势，

-第二多孔层，其由PVDF-HFP、PEO和碳粉的混合物形成，电解质水溶液包含铜盐，该铜盐包含在第一柔性层、分离器和第二柔性层中。

第一电极可以由金属箔(例如以不锈钢制成)或者金属板栅(由铜制成)形成。

第二电极可以是以铜或者以不锈钢制成的板栅。

电解质溶液中的铜盐可以是硫酸铜或者其它铜盐。

附图说明

通过阅读如下参照附图以示例性给出的非限制性描述，将更充分地理解本发明，并且其它优点和特定特征将变得显而易见，附图中：

图1是示出用于形成根据本发明的电化学电池的不同共聚物重量增加曲线的曲线图；

图2是示出对于用于形成根据本发明的电化学电池的共聚物，作为硫酸浓度函数的导电率的曲线图，

图3示出了根据本发明的发射受铜的电沉积控制的电化学电池，

图4示出了根据本发明的电化学电池获得的反射光谱。

具体实施方式

如上所述的，PVDF-HFP共聚物是疏水的。然而，由于该共聚物的显著的机械性能，所以它是非常引人注意的。为了使该聚合物能够吸水，本发明提出了将一种亲水聚合物加入到其中。提出了一种非常亲水的聚环氧乙烷(PEO)。

本发明包括首先发现一种用于PVDF-HFP和PEO混合物的合适的组合物，即这样一种组合物，对于该组合物，混合物吸收大量的水同时保持合适的机械强度。