PROCEDIMIENTO DE TRATAMIENTO DE UN DISPOSITIVO ELECTROQUIMICO.

Procedimiento de tratamiento de un dispositivo electroquímico que comprende al menos un sustrato soporte (1) provisto de un rimero (2) de capas funcionales que comprende al menos una capa electroquímicamente activa susceptible de insertar reversible y simultáneamente iones y que está dispuesta dispuesta entre dos capas electroconductoras,

en particular un dispositivo de tipo electrocromo con un rimero (2) que comprende al menos, sucesivamente, una primera capa electroconductora (3), una capa electroquímicamente activa (4) susceptible de insertar de manera reversible iones tales H+, Li+ y OH- en particular en un material electrocromo anódico o respectivamente catódico, una capa de electrolito (5, 6), una segunda capa electroquímicamente activa (7) susceptible de insertar de manera reversible los mencionados iones, en particular en un material electrocromo catódico o respectivamente anódico, y una segunda capa electroconductora (8), caracterizado porque se inhibe localmente por tratamiento térmico, o por irradiación de láser, o por ablación localizada por un medio mecánico de corte o por irradiación de láser, la funcionalidad de al menos una de las capas funcionales a excepción de una de las capas electroconductoras (3, 8) de manera que se delimite en el rimero (2) un "contorno inactivo" o una "zona inactiva" no periférica del mencionado dispositivo

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR99/01653.

Solicitante: SAINT-GOBAIN VITRAGE.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 18, AVENUE D'ALSACE,92400 COURBEVOIE.

Inventor/es: GIRON,JEAN-CHRISTOPHE, BETEILLE,FABIEN.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 6 de Enero de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G02F1/153B
  • H01M10/42M

Clasificación PCT:

  • G02F1/15 SECCION G — FISICA.G02 OPTICA.G02F DISPOSITIVOS O SISTEMAS CUYO FUNCIONAMIENTO OPTICO SE MODIFICA POR EL CAMBIO DE LAS PROPIEDADES OPTICAS DEL MEDIO QUE CONSTITUYE A ESTOS DISPOSITIVOS O SISTEMAS Y DESTINADOS AL CONTROL DE LA INTENSIDAD, COLOR, FASE, POLARIZACION O DE LA DIRECCION DE LA LUZ, p. ej. CONMUTACION, APERTURA DE PUERTA, MODULACION O DEMODULACION; TECNICAS NECESARIAS PARA EL FUNCIONAMIENTO DE ESTOS DISPOSITIVOS O SISTEMAS; CAMBIO DE FRECUENCIA; OPTICA NO LINEAL; ELEMENTOS OPTICOS LOGICOS; CONVERTIDORES OPTICOS ANALOGICO/DIGITALES. › G02F 1/00 Dispositivos o sistemas para el control de la intensidad, color, fase, polarización o de la dirección de la luz que llega de una fuente de luz independiente, p. ej. conmutación, apertura de puerta o modulación; Optica no lineal. › basados en elementos electrocrómicos.
  • G02F1/153 G02F 1/00 […] › Disposiciones relativas a la estructura.
  • H01M10/36 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01M PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA CONVERSION DIRECTA DE LA ENERGIA QUIMICA EN ENERGIA ELECTRICA. › H01M 10/00 Celdas secundarias; Su fabricación. › Acumuladores no previstos en los grupos H01M 10/05 - H01M 10/34.
  • H01M6/18 H01M […] › H01M 6/00 Celdas primarias; Su fabricación. › con electrolito sólido.

Clasificación antigua:

  • G02F1/15 G02F 1/00 […] › basados en elementos electrocrómicos.
  • G02F1/153 G02F 1/00 […] › Disposiciones relativas a la estructura.
  • H01M10/36 H01M 10/00 […] › Acumuladores no previstos en los grupos H01M 10/05 - H01M 10/34.
  • H01M6/18 H01M 6/00 […] › con electrolito sólido.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento de tratamiento de un dispositivo electroquímico.

La presente invención concierne al dominio de dispositivos electroquímicos que comprenden como mínimo una capa electroquímicamente activa susceptible de incorporar reversible y simultáneamente iones y electrones, en particular de dispositivos electrocromos. Estos dispositivos electroquímicos son particularmente utilizados para fabricar vidrios cuya transmisión luminosa y/o energética o la reflexión luminosa pueden modularse mediante una corriente eléctrica. También pueden ser utilizados para fabricar elementos de almacenamiento de energía, tales como baterías o captadores de gas, o elementos anunciadores.

Si se considera el ejemplo particular de los sistemas de electrocromos, se recuerda que estos últimos, como es conocido, comprenden un sustrato de un material capaz de insertar de forma reversible y simultánea iones, particularmente cationes, y electrones, y cuyos estados de oxidación correspondientes a los estados insertado y desinsertado tienen una coloración distinta, siendo generalmente transparente uno de los estados. La reacción de inserción o desinserción está guiada por una alimentación eléctrica adecuada, en particular por aplicación de una diferencia de potencial adaptada. El material electrocromo, generalmente a base de óxido de wolframio, debe ponerse así en contacto con una fuente de electrones tal como una capa transparente conductora de electricidad y una fuente de iones tal como un electrolito conductor de iones.

Por otra parte, se conoce que para asegurar como mínimo una centena de conmutaciones, a la capa de material electrocromo se debe asociar un contraelectrodo capaz también de insertar cationes de forma reversible, simétricamente respecto a la capa de material electrocromo de manera que, macroscópicamente, el electrolito parece un simple medio de iones.

El contraelectrodo debe estar constituido por una capa de coloración neutra o al menos transparente cuando el sustrato electrocromo está en estado decolorado. Dado que el óxido de wolframio es un material electrocromo catódico, esto es, que su estado coloreado corresponde al estado más reducido, generalmente se utiliza para el contraelectrodo un material electrocromo anódico tal como el óxido de níquel, el óxido de iridio o el óxido de vanadio, no limitativamente. Se ha propuesto también utilizar un material ópticamente neutro en los estados de oxidación correspondientes, como por ejemplo, el óxido de cerio o materiales orgánicos como los polímeros conductores electrónicos (polianilina...) o el azul de Prusia.

Se encontrará la descripción de tales sistemas en, por ejemplo, las patentes europeas EP-0 338 876, EP-0 408 427, EP-0 575 207 y PE-0 628.849.

Actualmente se pueden clasificar estos sistemas en dos categorías según el tipo de electrolito que utilizan:

que el electrolito se presente en forma de polímero o gel, por ejemplo, un polímero conductor protónico tal como los descritos en las patentes europeas EP 0 253 713 y EP 0 670 346, o un polímero conductor de iones litio tal como los descritos en las patentes EP-0 382 623, EP-0 518 754 o EP-0 532 408.

que el electrolito sea una capa mineral, conductora de iones pero electrónicamente aislante, en cuyo caso se habla de sistemas electrocromos "todo sólido".

Para la descripción de un sistema "todo sólido", se puede remitir a las solicitudes de patente EP-0 867 752 y EP-0 831 360. Principalmente la invención está interesada en este tipo de sistemas puesto que presentan una ventaja clara en términos de facilidad de fabricación. En efecto, con una configuración de ese tipo, se puede depositar el conjunto de capas del sistema, sucesivamente, sobre un único sustrato soporte (mientras que en el sistema en el que el electrolito es un polímero o un gel, generalmente es forzoso fabricar dos "semicélulas" que se han de ensamblar por el electrolito, lo que exige de hecho utilizar dos sustratos soporte y manipular dos series de depósitos de capas en paralelo sobre cada uno de entre ellos).

Cualquiera que sea la configuración adoptada, una constricción de este tipo de sistema electroquímico consiste en conferirle un "efecto memoria" suficiente según la aplicación prevista. Se entiende por este término la capacidad que tiene el sistema de mantenerse en un estado dado una vez que se interrumpe la alimentación eléctrica. En el caso de un vidrio electrocromo, generalmente este estado es su estado coloreado. En ausencia de alimentación eléctrica, tiende a volver a su estado decolorado. Evidentemente, el objetivo es que este efecto memoria pueda durar el mayor tiempo posible de manera que el usuario, por medio de la alimentación eléctrica del sistema, pueda controlar efectivamente su estado de forma suficiente. De hecho se busca, por ejemplo, que el vidrio electrocromo pueda permanecer en estado coloreado, fuera de tensión, durante varias horas, de 10 a 20 horas.

De hecho, este objetivo es difícil de alcanzar dado que el sistema debe enfrentarse a una corriente de fuga de un sustrato electroconductor a otro, en particular en la periferia del sistema, que tiende a hacer que vuelva a su estado de equilibrio, esto es, a su estado decolorado.

Una primera solución consiste en aceptar que existen estas corrientes de fuga y en realimentar con electricidad el sistema cuando está en su estado coloreado, según una periodicidad dada, para compensarlas. Esto, sin embargo, no es totalmente satisfactorio porque estas corrientes de fuga pueden variar de un vidrio a otro y, en esta caso, la coloración desarrollada por dos vidrios similares sometidos a una misma alimentación eléctrica es diferente.

Una segunda solución consiste en marginar uno de los dos sustratos electroconductores, esto es, en efectuar el depósito de los sustratos de manera que estén desajustados en su periferia y suprimir/reducir así la corriente de fuga de un sustrato a otro en sus respectivas periferias. La solución es eficaz pero complica el procedimiento de fabricación del sistema: exige depositar en particular al menos una de las dos capas electroconductores empleando una cobertura sobre el sustrato soporte.

Por los documentos WO 95/19588, EP 363028 y JP 62 163021 se conoce un procedimiento de tratamiento de un dispositivo electroquímico que comprende al menos un sustrato portador provisto de un rimero de capas funcionales que comprende al menos una capa electroquímicamente activa susceptible de insertar reversible y simultáneamente iones y que está dispuesta entre dos capas electroconductoras, con un rimero que comprende al menos, sucesivamente, una primera capa electroconductora, una capa electroquímicamente activa susceptible de insertar de manera reversible iones, una capa de electrolito, una segunda capa electroquímicamente activa susceptible de insertar de manera reversible los mencionados iones, y una segunda capa electroconductora, en el que se ha inhibido localmente la funcionalidad de al menos una capa funcional.

El objetivo de la invención es en ese caso remediar estos inconvenientes proponiendo en particular un nuevo procedimiento de tratamiento de los dispositivos electroquímicos descritos antes con el fin de mejorar sus prestaciones, muy en particular con el fin de limitar/suprimir los riesgos de cortocircuitos, las corrientes de fuga dichas y, de hecho, con el fin de aumentar su "efecto memoria" y esto, privilegiando la realización.

La invención tiene en primer lugar por objetivo un procedimiento de tratamiento de un dispositivo electroquímico que comprende al menos un sustrato soporte provisto de un rimero de capas funcionales que comprende al menos una capa electroquímicamente activa susceptible de insertar reversible y simultáneamente iones y electrones, dispuesta entre dos capas electroconductoras. Se trata en particular de un dispositivo electroquímico del tipo electrocromo con un rimero de capas funcionales del que son parte, sucesivamente:

una primera capa electroconductora,

una primera capa electroquímicamente activa susceptible de insertar reversible y simultáneamente iones como cationes tales como H+, Li+, o aniones tales como OH- en particular en un material electrocromo anódico (o respectivamente catódico),

una capa de electrolito,

una segunda capa electroquímicamente activa susceptible de insertar de manera reversible los mencionados iones, en particular en un material electrocromo catódico (o respectivamente anódico),

y una segunda capa electroconductora.

El...

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de tratamiento de un dispositivo electroquímico que comprende al menos un sustrato soporte (1) provisto de un rimero (2) de capas funcionales que comprende al menos una capa electroquímicamente activa susceptible de insertar reversible y simultáneamente iones y que está dispuesta dispuesta entre dos capas electroconductoras, en particular un dispositivo de tipo electrocromo con un rimero (2) que comprende al menos, sucesivamente, una primera capa electroconductora (3), una capa electroquímicamente activa (4) susceptible de insertar de manera reversible iones tales H+, Li+ y OH- en particular en un material electrocromo anódico o respectivamente catódico, una capa de electrolito (5, 6), una segunda capa electroquímicamente activa (7) susceptible de insertar de manera reversible los mencionados iones, en particular en un material electrocromo catódico o respectivamente anódico, y una segunda capa electroconductora (8), caracterizado porque se inhibe localmente por tratamiento térmico, o por irradiación de láser, o por ablación localizada por un medio mecánico de corte o por irradiación de láser, la funcionalidad de al menos una de las capas funcionales a excepción de una de las capas electroconductoras (3, 8) de manera que se delimite en el rimero (2) un "contorno inactivo" o una "zona inactiva" no periférica del mencionado dispositivo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el rimero (2) de capas funcionales no contiene más que capas de material sólido.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el tratamiento se efectúa una vez provisto el sustrato (1) del conjunto de capas funcionales del rimero (2).

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se inhibe localmente la funcionalidad de una de las capas al menos cortando éstas(s) en todo su espesor según una línea cerrada (9) que permite delimitar la zona inactiva (10) del rimero (2), localizada entre la mencionada línea cerrada (9) y el borde del mencionado rimero (2).

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque se corta según una línea cerrada que tiene, en proporciones más reducidas, un perfil próximo o idéntico al del borde del rimero (2).

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 a 5, caracterizado porque el corte se realiza por cualquier medio mecánico, en particular un medio de corte o un emisor de un chorro de gas, de líquido o de partículas abrasivas, o por irradiación con láser.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se inhibe localmente la funcionalidad de una de las capas al menos del rimero (2) degradándola(s) en su periferia, en particular por un tratamiento térmico o por irradiación de láser.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque la degradación localizada crea la deseada zona periférica inactiva (10), degradación en particular del tipo de deshidratación, o una modificación estructural tal como una cristalización.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el tratamiento de inhibición afecta al conjunto de capas funcionales salvo la primera capa electroconductora (3), seleccionando los parámetros de depósito de ésta para hacerla más resistente, más dura y/o más densa que las otras, en especial que la segunda capa electroconductora (8).

10. Aplicación del procedimiento según la reivindicación 7 con el fin de reducir/suprimir los cortocircuitos periféricos en el rimero (2) de capas funcionales en funcionamiento.

11. Aplicación del procedimiento según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, con el fin de reducir/suprimir los cortocircuitos no periféricos en el rimero (2) de capas funcionales en funcionamiento, en particular para suprimir defectos ópticos puntuales, pudiendo ser coloreadas de forma permanente las zonas inactivas no periféricas después del tratamiento, por ejemplo, con una tinta.

12. Aplicación del procedimiento según la reivindicación 1 o según la reivindicación 10 con el fin de crear diseños.

13. Dispositivo electroquímico de tipo electrocromo tratado según el procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque presenta al menos una zona periférica inactiva (10) que queda permanentemente en estado coloreado, en particular bajo la forma de un margen.

14. Dispositivo electroquímico tratado según el procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque presenta en funcionamiento una corriente de fuga inferior o igual a 20 µA/cm, en particular inferior o igual a 10 µA o a 5 µA/cm.


 

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