Multifunctional Electrochromic Device Based on Ion Gel Electrolytes :이온 젤 전해질 기반 다기능 전기 변색 소자

윤태용

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자료유형: 학위논문

저자정보: 윤태용 (서울시립대학교, 서울시립대학교 일반대학원)

지도교수: 문홍철

발행연도: 2020

저작권: 서울시립대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수4

이 논문의 연구 히스토리 (4)

2020

Multifunctional Electrochromic Device Based on Ion Gel Electrolytes

윤태용 화학공학과 2020.01 학위논문

2018

Dependence of Molecular Structures and Concentration of Chromophores on Electrochromic Device Performance

윤태용 , 문홍철 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 2018.10 학술대회자료

Highly Stable Ion Gel-based Electrochromic Devices : Effects of Molecular Structure and Concentration of Electrochromic Chromophores

윤태용 , 이성빈 , 김용민 외 1명 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 2018.04 학술대회자료

2017

Effects of Chromophore Concentration on Operating Stability of Electrochromic Devices

윤태용 , 이성빈 , 문홍철 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 2017.10 학술대회자료

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전해질은 다양한 전기화학 소자의 필수적인 요소로 사용되고 있다. 그 중에서도 이온성 액체와 공중합체로 이루어진 이온 젤 전해질은 높은 이온 전도도와 기계적 강도를 가지고 있기 때문에 낮은 전압 구동, 유연성 전자 소자 적용에 적합한 특성을 가지고 있다. 또한 외부에서 전압을 가해주었을 때 흡수도나 투과도 같은 광학 특성을 변화시킬 수 있는 전기 변색 소자는 간단한 구조를 가지고 있고, 낮은 전압에서도 구동이 가능하다는 장점이 있어 많은 관심을 받고 있는 전기화학 소자이다. 본 연구에서는 이러한 이온 젤 전해질을 텅스텐 산화물 기반 전기 변색 소자에 적용하고, 전기 변색 소자에 다양한 기능들을 추가하여 다기능 전기 변색 소자를 개발하는 연구를 진행하였다. 이온 젤 전해질을 텅스텐 산화물 기반 전기 변색 소자에 도입한 후 프린팅 기술을 사용하여 두가지 다른 전압에서 각기 다른 이미지를 보여줄 수 있는 소자를 개발하였고, 또한 실시간 에너지 저장량을 색으로 나타낼 수 있는 전기 변색 슈퍼커패시터를 개발하였다.

Electrolytes are fundamental components in diverse electrochemical devices, including supercapacitors, lithium ion batteries, electrolyte-gated transistors, electrical skins, and electrochemical displays. Among various electrolyte types, ion gel electrolytes composed of room temperature ionic liquids and copolymers have favorable characteristics such as extremely low vapor pressure, a wide electrochemical potential window, outstanding ionic conductivity at room temperature, tunable mechanical strength, and solution processability. Therefore, they are suitable for low-voltage, flexible device applications. In particular, electrochromic devices (ECDs) capable of changing optical characteristics such as absorbance and transmittance according to an applied external voltage have attracted considerable interest due to their simple device structure, low voltage operation, and good solution processability. In this thesis, we introduce ion gel electrolytes into functional ECDs using tungsten trioxide (WO3) as EC materials. Conventional ion gels comprised of 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ([EMI][TFSI]) and poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (P(VDF-co-HFP)) were not acceptable for WO3 based ECDs, because [EMI]+ ions cannot be efficiently intercalated into the WO3 layer. Thus, we propose lithium doped ion gels using [Li][TFSI] as a lithium salt and evaluate various ECD performances based on Li-doped ion gels. Next, we successfully demonstrated electrostatic force-assisted dispensing (EFAD) printed WO3-based ECDs resulting in a voltage-tunable dual-image. The core strategies for realizing dual-image ECDs include (1) utilizing a symmetric device configuration that can be fabricated by employing electrolyte-soluble anodic species and (2) the fabrication of WO3 patterns by EFAD printing to produce partially exposed ITO-coated electrodes. Furthermore, we demonstrate energy storage devices that display their real-time capacity in color using these WO3-based ECDs. These devices can simultaneously work as pseudocapacitor and ECDs. These electrochromic supercapacitors (ECS) can also work as an energy storage device or a power supply source. These results imply that these functional ECDs in this thesis have tremendous potential for application in smart and multifunctional electronics.

#Electrochemical displays #Electrochromic devices #Ion gels #Tungsten trioxide #Li-dope ion gels #Printing technique #Electrochromic supercapacitors

Contents
List of Tables iii
List of Figures iv
Chapter 1. Li-Doped Ion Gel Electrolytes for Flexible Tungsten Trioxide-based Electrochromic Devices 1
1.1 Introduction 1
1.2 Experimental 3
1.2.1 Materials 3
1.2.2 Device Fabrication and Characterization 4
1.3 Results and Discussion 4
1.4 Conclusions 15
1.5 References 16
Chapter 2. Sub-1V, Electrostatic Force-Assisted Dispensing Printed, Flexible WO3-based Electrochromic Devices Alternately Displaying Dual-Images 22
2.1 Introduction 22
2.2 Experimental 24
2.2.1 Materials 24
2.2.2 Electrostatic Force-Assisted Dispensing (EFAD) Printing 26
2.2.3 Device Fabrication and Characterization 26
2.3 Results and Discussion 27
2.4 Conclusions 42
2.5 References 43
Chapter 3. Multifunctional, Flexible Electrochromic Supercapacitors Displaying Real-Time Charging Capacity in Color 48
3.1 Introduction 48
3.2 Experimental 50
3.2.1 Materials 50
3.2.2 Device Fabrication and Characterization 51
3.3 Results and Discussion 52
3.4 Conclusions 67
3.5 References 67
국문초록 73

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	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

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