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聚合物电解质是通过将盐分散到中性聚合物基体中而形成的。在ECD中，基体的组成在机械强度、电解液/活性物质接触、柔韧性和加工性能方面起着重要的作用。应用于ECD的聚合物电解质主要分为凝胶聚合物电解质、自愈型聚合物电解质、交联聚合物电解质、陶瓷聚合物电解质、离子液体聚合物电解质和明胶基聚合物电解质。
凝胶聚合物电解质又称塑性聚合物电解质，最早由Feuillade和Perche于1975年提出 [13] 。GPE通常是在聚合物基体中加入大量的液体增塑剂和/或溶剂，形成具有聚合物基体结构的稳定凝胶，具有较高的环境温度离子电导率 [14] 。一般来说，聚合物凝胶电解质由离子传导介质聚合物，如聚环氧乙烷（PEO）、金属盐（锂盐等）与合适的溶剂组成。GPE能表现出与固体相媲美的快速离子扩散特性和内聚性能 [15] 。第一是众所周知的高传导性与H + 施主源，如硫酸（H 2 SO 4 ）或磷酸（H 3 PO 4 ） [16] 。第二是可移动的Li + 物种，由高氯酸锂（LiClO 4 ） [17] 、三氟甲磺酸锂（LiCF 3 SO 3 ） [18] 、六氟磷酸锂（LiPF 6 ） [19] 、四氟硼酸锂（LiBF 4 ） [20] 在质子溶剂（丙烯、乙腈、碳酸乙烯等）中的溶解提供。在部分报道中，还使用了二元或三元溶剂，如EC+PC 和DMC+PC+EC [21—22] 。这些类型的电解质具有较高的离子电导率，但机械性能较差。尽管大多数GPE在室温下具有10 -3 S·cm -1 的高离子电导率，但较差的机械性能和相当大的黏度不可避免地会导致内部短路和器件泄漏。紫外线和光照是电解液降解的其他潜在因素。增塑剂如聚碳酸酯（PC）、碳酸乙烯（EC）、碳酸二乙酯（DEC）和碳酸二甲酯（DMC）可用于开发整体共混物的物理特性。增塑剂通过增加非晶相含量、解离离子聚集、增加凝胶电解质内的离子迁移率或降低体系的玻璃化转变温度（T g ）来提高离子电导率 [23] 。在塑化过程中，需要保持离子电导率增加和机械强度降低之间的平衡。凝胶聚合物电解质已有许多应用，但最近发表的大多数论文是关于电致变色的应用。在凝胶聚合物电解质中，聚合物基体中的固定溶剂对离子电导率有较大的影响。目前为止，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚偏氟乙烯-共六氟丙烯（PVDF-HFP）、聚丙烯氰（PAN） [24—25] 、聚环氧乙烷（PEO）、聚乙二醇（PEG） [26] 、硼酸酯 [27] 、聚苯乙烯磺酸钠 [28] 、水性聚氨酯 [29] 、聚酯 [30] 、聚乙烯醇（PVA）、聚甲基丙烯酸乙酯（PEMA）、聚（2-乙氧基乙基甲基丙烯酸酯）（PEO EMA） [31] 、聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯砜（PVS）、聚偏氟乙烯（PVDF） [32] 等物质引起了研究人员的兴趣。
（1）PEO/PEG基电解质
PEO（相对分子质量在20000以上）或PEG（相对分子质量在20000以下）是指环氧乙烷的低聚物或聚合物。PEO基电解质是形成最早和研究最广泛的聚合物电解质基质。自1978年Armand [33] 提出一种基于聚乙烯氧化物的锂电池聚合物电解质，该领域的研究得到了广泛开展。聚乙烯氧化物具有极性醚基团和显著的段迁移率。作为一种广泛应用的盐聚合物，特别是高锂离子稳定聚合物，具有优良的相容性 [34] ，但也存在结晶度高、熔点低、操作温度范围有限、羟基离子迁移数低、界面特性差等缺点，未能达到预期效果。在以PEO为基础的电解液中，增加离子解离最常用的方法是使用低晶格能盐和添加可能阻止聚合物晶体形成的填料，通过填料与电解液之间的相互作用实现快速离子运输 [35] 。但是，如果电致变色器件中使用PEO-H 3 PO 4 和（PEO） 8 -LiClO 4 电解质 [36] ，低的Li + 电导率限制了它的应用性。后来，PEO-LiSO 3 CF 3 和PEO-LiN（SO 2 CF 3 ） 2 被报道达到更高的离子电导率 [37—38] 。据报道，离子电导率为2 mS·cm -1 的凝胶状PEO作为电解液，在WO 3 薄膜电致变色装置中表现出优异的EC性能和记忆特性 [39] 。此外，Desai等人还研究了用碳酸乙烯/碳酸丙烯或N-丁基-3-甲基吡啶三氟甲烷磺酰胺（P 14 TFSI）增塑的PEO基凝胶聚合物电解质电致变色装置 [40] 。离子电导率明显提高，PEO与增塑剂的相分离被抑制。Yang等人 [41] 研究了以聚（2，5-二甲氧基苯胺）（PDMA）和氧化钨（WO 3 ）为电极材料，以聚碳酸酯增塑PEO-LiClO 4 为凝胶聚合物电解质制备的 EC 器件的性能。类似地，各种其他基于PEO的混合电解质也成功地应用于电致变色 [42] 。
（2）PMMA基聚合物电解质
PEO基聚合物电解质由于结晶程度高，在室温下离子电导率低 [43] 。聚甲基丙烯酸甲酯和聚偏氟乙烯聚合物电解质近年来在电致变色方面引起了广泛的关注。包括非晶相和柔性骨架的PMMA可以提高离子电导率。据报道，PMMA具有高透明性、优异的环境稳定性、良好的糊化性能、较高的溶剂保持能力以及与液体电解质的良好相容性 [44—45] 。此外，PMMA对电极具有良好的界面稳定性，具有较高的溶剂化能力，能够形成聚合物与盐的配位。高离子导电PMMA以凝胶形式存在，主要用于电致变色 [45] 。Anderson等人 [46—47] 研究的电致变色器件具有氧化钨和五氧化二钒薄膜以及PPG-PMMA-LiClO 4 的中间层。Reynold等人首先报道了一种聚合物电致变色装置，该装置使用聚（3，4-丙二氧噻吩）（PProDOTMe 2 ）和聚[3，6-双（2-（3，4-乙烯二氧基）硫烯基）-N-甲基咔唑]（PBEDOT-N-MeCz）分别作为阴极和阳极着色聚合物 [48] 。在该装置中，以单体的氧化电位在PEDOT-PSS电极上电合成了EC膜，并以聚甲基丙烯酸甲酯为新型聚合物基体预制备了电解质。聚合物凝胶电解质组成为70∶20∶7∶3 [ACN∶PC∶PMMA∶TBAPF 6 （四丁基六氟磷酸铵）]，应用于ECD [48] 。为了设备的耐久性，在密封过程中，凝胶聚合物电解液在边缘处蒸发。电致变色器件表现出很大的透射率变化（Δ%T），在530nm处的透射率变化高达51%，且在32000次循环后只有5%的衰减。Beaupre等人报道了一种使用PMMA-LiClO 4 电解液的柔性电致变色电池，该电解液与碳酸丙烯酯增塑形成高度透明的导电凝胶。Sonmez等人 [49] 探索了一种高度透明的导电凝胶，其中添加了LiClO 4 ∶ACN∶PC∶PMMA（相对分子质量：350000）（3∶70∶7∶20）。加入乙腈（ACN）作为高蒸气压溶剂，使凝胶成分易于混合。Oral等人 [49] 使用类似的电解质来研究电致变色性能。Tung等 [50] 研究了以PM-MA为凝胶聚合物电解质的PEDOT-普鲁士蓝（PB）器件的电致变色性能。该装置显色效率高，长期循环稳定性好。最近，Yang等人 [51] 研究了一种由独立的芳纶纳米纤维组成的新型凝胶聚合物电解质，制造用于近红外遮蔽应用的全固态近红外电致变色器件。与现有的凝胶聚合物电解质相比，这种新型凝胶聚合物电解质具有良好的力学性能和耐热性。Kim等人提出了一种基于电致变色器件的新型光子器件，该器件使用PMMA凝胶电解质，其中含有质量分数为5%的PMMA、4%的吩噻嗪、0.1 mol· L -1 LiClO 4 和11.25×10 -3 mol·L -1 二茂铁，可以在平面光波导ECD中调节红外光强 [52] 。研究结果证实了一种将基于ECD的光调制器用于平面光集成电路和系统开发的新方法。
（3）PVDF基聚合物电解质
PVDF是另一种常用的电解质基体材料，近年来已广泛应用于电致变色器件中。PVDF具有良好的热机械性能，较高的介电常数，较高的疏水性、热化学稳定性和耐化学性等优点。作为一种半结晶聚合物，PVDF结晶相提供热稳定性，而非晶相提供电致变色器件所需的灵活性。PVDF可溶于NMP、DMF等高沸点工业溶剂中。然而，与锂盐相比，PVDF的供体数较低，不溶于水，不能有效地用于聚合物-盐复合物中。根据Fabretto组 [53] 的报道，利用PVDF制备了电致变色装置，用于研究着色效率。凝胶电解质器件的平均离子电导率为2.84×10 -5 S·cm -1 ，在凝胶状态下表现出稳定且可逆的光调制，高达65%。研究发现，凝胶态器件受自由离子数量的影响，而电解质体积中离子的运动和半固态器件中光的调制则由电解质/EC材料界面来指示。
加入大量增塑剂或与离子液体（IL）结合可以提高PVDF聚合物电解质的离子电导率。Jia等人 [54] 研究了在EC装置中使用1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷负载SCCO 2 处理电纺（PVDF-HFP）膜作为电解液。
最近，Reynold组 [55] 报道了纸基电致变色器件，包括PEDOT∶PSS电极和[EMI][TFSI]/PVDF-HFP离子凝胶电解质层（图2.2和2.3）。含有离子凝胶电解质的该电致变色器件实现红色-无色转变，达到色彩对比（ΔE * =56）。研究发现，凝胶态器件受自由离子量的影响，而电解质体积中离子的运动和半固态器件中光的调制则由电解质/EC材料界面来调节。
图2.2 彩色电致变色纸印刷示意图，包括CNF涂层纸基材和PEDOT∶PSS电极以及重复单元结构：蓝绿色彩色电致变色纸（ECP-Cyan）（a），品红色彩色电致变色纸（ECP-Magenta）（b），黄色彩色电致变色纸（ECP-Yellow）（c），黑色彩色电致变色纸（ECP-Black）（d）。R为乙基已基 [55]
图2.3 横向电致变色器件的制备过程，具有喷墨打印的PEDOT∶PSS电极，ECPs沉积层和[EMI][TFSI]/PVDF-HFP离子凝胶电解质层。电极间施加0.8V电压 [55]
自愈材料是在其使用寿命内具有部分修复损伤和恢复机械性能的材料 [56] 。自愈材料由于其固有的修复裂缝的能力，从而避免了这类风险，减少了浪费，提高了设备的寿命、耐久性和可靠性，在智能材料领域尤其具有吸引力。相信使用具有自愈特性的电致变色聚合物薄膜将是克服ECD裂纹生成风险的有效方法。到目前为止，基于Diels-Alder（DA）反应 [57] 的自愈聚合物，是一种将固有自愈实现为功能材料的有效方法，已被探索用于各种电子和光电应用，如导电膜 [58] 、OLED [59] 、超级电容器 [60] 等。自愈可以从微观层面上升到宏观层面。由于环境条件、疲劳或操作损坏等原因，工程材料中的某些性能可能会长期退化。自愈材料可以解决这种退化。自愈材料可在外部影响（如pH、光、电、温度、压力变化）下，通过材料本身的各种物理或化学相互作用发生自修复。物理相互作用主要包括氢键、π-π堆叠、离子偶极相互作用；化学相互作用主要有二硫键、亚胺键等。Geubelle等人首先报道了一种完全自主的人工自愈材料 [69] 。后来，研究了一种含微胶囊的环氧体系，微胶囊由液体热固性单体包覆而成 [70] 。如果系统中出现微裂纹，微胶囊就会破裂，裂纹将被单体填充。这种新型的自修复系统可以在聚合物和聚合物涂层中得到很好的应用 [71] 。
Zheng团队 [72] 制备了一种双物理交联水凝胶，其中包含了聚（丙烯酰胺-丙烯酸）和（乙烯醇）之间的氢键，从而在水凝胶中产生自愈能力。据报道，由聚合物网络和电解质溶液组成的具有自愈性能的离子凝胶引起了人们的广泛关注 [74] 。研究设计了电致变色中自愈材料的不同策略和方法。例如，在聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯-聚苯乙烯（PS-PMMA-PS）三嵌段共聚物与离子液体中，活性甲基丙烯酸甲酯共混使多功能EC离子凝胶成为可能 [75] 。聚[苯乙烯-兰-1-（4-乙烯基苄基）-3-甲基咪唑六氟磷酸]（P[S-r-VBMI][PF 6 ]）无规共聚物（图2.4） [76] ，聚（苯乙烯-兰-甲基甲基丙烯酸酯）（PS-rPMMA）无规共聚物 [77] ，聚（甲基丙烯酸甲酯-b-聚苯乙烯）六星形嵌段共聚物（图2.5） [73] 和聚（偏氟乙烯-共六氟丙烯）（PVDF-co-HFP） [78] 等已被开发用于实现自愈合固体聚合物电解质。使用不同种类的PVDF-co-HFP基聚合物和非晶聚合物电解质可以提高 PVDF-co-HFP 基聚电解质的离子电导率，例如PEG [78] 、PMMA [79] 、PVAC [80，81] 等。此外，Leong的团队 [82] 还报道了含有离子液体/聚合物共混物的材料用于自愈EC。聚合物共混物的相互作用或反应位点和离子液体的加入可能在较低的温度下诱导快速愈合，这是由于增加了流动性和抑制了玻璃化转变温度。此外，通过Diels-Alder反应 [83] 合成的自修复聚合物是另一种有效的自修复功能材料。聚合物DATPFMA是关于双功能自愈电致变色聚合物的首次报道，该聚合物表现出优越的循环稳定性和颜色变化 [57] 。N，N′-双（4-氨基苯基）-N′，N′-二苯基-1，4-苯二胺作为核心和电活性单元用于合成聚合物PPFMA，提供更多的电化学活性位点，以提高电致变色性能（图2.6） [84] 。这种DA聚合物还可以通过逆向DA和DA反应修复裂缝，具有自修复能力 [57] 。
然而，开发一种在低温条件下同时具有优良电致变色性能和良好自愈性能的材料仍然是一个未满足的挑战，如大的光学对比度、高着色效率、长期、稳定和快速愈合过程。
图2.4 P[S-r-VBMI][PF 6 ]合成过程 [75]
图2.5 （PS-b-PMMA） 18 合成路径 [73]
图2.6 电致变色PPFMA薄膜自愈过程机理（a），自愈聚合物PPFMA的逆转录DA和DA反应（b） [84]
聚合物电解质在低温下的高离子电导率与聚合物基质的无定形性质有关。交联的聚合物电解质表现出良好的离子导电性和非晶态特征 [85] 。据报道，交联可改善聚合物电解质的尺寸稳定性并增加其动态储能模量，该技术可用于积极地改变聚合物电解质的各种性能 [86—87] ，制备示意图如图2.7。同时，交联中不可避免地会出现脆性、低弹性和可加工性连接的聚合物 [88] 。在研究基于锂盐的电解质时，PEO、PMMA、PVC等通常被组织成交联的聚合物电解质。Matsui团队 [89] 制备了聚（环氧乙烷）2-（2-甲氧基乙氧基）乙基缩水甘油醚，烯丙基缩水甘油醚，（PEO/MEEGE/AGE）配位在LiN（CF 3 SO 3 ） 2 盐中的交联聚乙烯。Kuratomi等人 [90] 研究了环氧乙烷和环氧丙烷与LiBF 4 或LiN（CF 3 SO 2 ） 2 盐的交联共聚物。锂盐中的浓度和阴离子是影响电化学性能的关键参数。研究表明，高相对分子质量的聚氧乙烯聚合物电解质的交联表现出良好的离子传导性和机械强度 [91] 。Lee和他的同事还报道了通过在LiPF 6 /EC中聚合烷基单体和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯（PEGDMA）来形成交联的复合PE [92] 。研究表明，聚合物电解质的离子电导率和柔性取决于单体含量。
图2.7 交联聚合物的制备
事实上，许多使用交联聚合物凝胶电致变色介质的传统电致变色设备都暴露在真实世界温度的动态范围内。交联聚合物凝胶可能由于视觉上的不规则性和/或缺陷而不能用于商业用途。2003年专利报告了一种作为电致变色介质的自愈交联聚合物凝胶电解质，可以解决电致变色器件的这些缺陷 [92] 。
离子液体聚合物（ILP）的另一个可能的应用领域是在电致变色装置中。在不同的离子液体电解质中，交联离子液体聚合物电解质是近年来研究的热点。Yan等人的研究报告了一种热-电-双反应ILP电解质，该电解质是通过ILM、3-丁基-1-乙烯基-咪唑溴化铵（[BVIm][Br]）和NIPAM的共聚合合成的，分别使用二烯丙基紫精作为交联剂和电致变色材料（图2.8） [93] 。在电刺激和温度刺激下，可以同时发现电和热响应行为，这证明了双响应智能窗的应用 [93] 。
图2.8 P（NIPAM-DAV）IL凝胶和P（NIPAMBVIm-DAV）凝胶的一般合成路线（a），以及基于所制备的聚合物凝胶的热致变色和电致变色装置的原理图（b） [93]
与液体和凝胶电解质不同，盐在类固聚合物电解质中直接溶解到固体介质中。它通常是一种相对高介电常数的聚合物（PEO、PMMA、PAN、聚磷腈、硅氧烷等）和一种低晶格能的盐。在电化学电池中使用固体聚合物电解质的优点如下：
（1）不易挥发；
（2）电极表面不分解；
（3）不易泄漏；
（4）降低成本（如PEO、PMMA等）；
（5）柔性；
（6）降低器件重量——固体器件不需要沉重的钢质外壳；
（7）安全。
为了提高聚合物的力学性能，降低聚合物的结晶度，解决SPE离子电导率低的问题，研究者们进行了大量将惰性氧化物陶瓷颗粒加入到聚合物电解质中的研究。例如，各种复合材料被混合到聚合物中（见图2.9） [94] ，包括惰性陶瓷填料 [95—96] 、快离子导电陶瓷 [97—98] 、锂盐 [99] 、离子液体 [100] 等。
图2.9 陶瓷填料在SCE中的形貌演变 [94]
结合陶瓷填料和聚合物材料这两种材料的优点，可以制造具有高介电常数的新型混合复合材料。通过将聚合物与填料（例如SiO 2 [101] ，Al 2 O 3 [102] ,TiO 2 [103] 沸石等）共混，不同类型的惰性陶瓷混入聚合物中。1982年，Weston和Steele [103] 制备了PEO与Al 2 O 3 的复合材料，证明两者混合后，即使在超过100℃的温度下，PEO仍显示出机械性能和离子电导率的改善 [103] 。在聚合物复合物中添加陶瓷填料的想法是提供稳定的固体基质 [103] ，其中包含精细陶瓷颗粒的复合聚合物材料被视为非均相无序体系 [104] 。后来，Capuano等人于1991年 [105] 研究了LiAlO 2 粉末的掺杂量和粒径对固体电解质电导率的影响。在LiAlO 2 的掺杂量为质量分数约10%之后，电导率达到最高。换句话说，惰性陶瓷材料的粒径会影响SPE的电导率，当粒径小于10μm时，电导率随着粒径的增加而增大 [106] 。据报道，Al 2 O 3 还可以有效降低PEO的结晶度和玻璃化转变温度，证明聚合物结晶度的降低促进了离子电导率的提高 [107] 。Liang 等人于2015年 [108] 报道，基于PEO-PMMA 的复合电解质的离子电导率从6.71×10 -7 S·cm -1 提高到9.39×10 -7 S·cm -1 ，其中PEO-PMMA和纳米Al 2 O 3 分别用作基质和填充剂 [108] 。而且，SiO 2 还是用于合成SPE的常用惰性陶瓷填料。据报道，PEO基体和SiO 2 填料的复合物在环境温度下的离子电导率达到2 ×10 -4 S·cm -1 [109] ，填料质量分数为2.5%。另外，可以将SiO 2 设计为掺杂到聚合物中的三维骨架。近年来，据报道，PEO-二氧化硅气凝胶具有高离子电导率（6 ×10 -4 S·cm -1 ）和高模量（0.43 GPa） [110] 。通过控制粉末分散性，可以提高机械性能和离子电导率。另外，一些研究已经将多种无机陶瓷整合到聚合物中，离子电导率也得到了改善。
快速离子导体陶瓷，也称为活性无机电解质，在25℃时具有高达10 -2 S·cm -1 的高离子电导率。快速离子导体陶瓷与聚合物的复合材料可以增强界面接触。自2009年以来，陶瓷聚合物方法被引入复合高分子电解质领域 [111] 。它包括将聚合物-盐配合物引入多孔陶瓷结构中。与长期储存的锂金属电极相比，所研究的系统具有优异的机械性能、高电导率和良好的稳定性 [111] 。正如最近报道的那样，研究了从不同尺寸的石榴石颗粒到“陶瓷聚合物” （PIC）的复合电解质在树突抑制方面的有效性 [112] 。纳米石榴石陶瓷填料具有大的比表面积，可提高离子的跃迁速率 [113] 。含有体积分数为80%的5μm Li 6.4 La 3 Zr 1.4 Ta 0.6 O 12 （LLZTO）（PIC-5μm）的PIC电解质显示出最高的拉伸强度（12.7 MPa） [113] 。陶瓷填料颗粒的形态、分布和三维结构可能会影响聚合物复合电解质的离子电导率 [114] 。崔等人 [115] 探索了LLZTO的不同形态以增加离子传输。这种LLZTO纳米线在30℃下的离子电导率为6.05×10 -5 S·cm -1 。据报道，PEO和Li 0.33 La 0.557 TiO 3 纳米线的聚合物-陶瓷复合电解质，在25℃时锂离子电导率为2.4× 10 -4 S·cm -1 [116] 。此外，玻璃陶瓷电解质是另一种固体陶瓷电解质，其中离子借助于晶格内的空位或间隙通过陶瓷相转移。典型的例子是玻璃/玻璃陶瓷Li 2 S-P 2 S 5 和硫代陶瓷LISICON Li 4-x Ge 1-x P x S 4 （0<x<1），这是最有希望的将离子电导率提高到10 -5 S·cm -1 的电解质 [117] 。
陶瓷填料对固体聚合物体系离子电导率的影响已讨论多年。已发表的论文表明，提高电导率是其中的关键。聚合物-陶瓷复合材料具有优异的力学性能和导电性。然而，陶瓷材料的探索仍然是一个挑战。
离子液体（IL）是在室温（<100℃）下为熔融盐的液体，由离解的离子组成
[118]
。离子液体电解质由于具有非挥发性、热稳定性、不易燃性、高离子电导率和宽的电化学稳定性窗口而被广泛应用于电化学领域
[119]
。近来，将室温离子液体掺入聚合物电解质中以制备无溶剂的聚合物电解质已被认为是改善ECD性能的有前途的方法。例如，据报道RTIL[1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（BMIM）PF
6
]可以提高ECD的光学对比度和着色效率
[120]
，Zhou等人
[121]
研究了RTIL非挥发性聚合物电解质，在这项工作中将具有高离子电导率、良好的电化学稳定性和低黏度的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸酯（BMIM
+
BF
-
4
）添加到了 ECD 应用中。PPC/LiClO
4
SPE形成新型的聚合物电解质，提高了离子导电性、热和电化学性能以及安全性
[121]
。最近，人们尝试将 RTIL 和陶瓷填料结合到聚合物电解质中。Murali 等人
[122]
研究了锌离子，由聚氯乙烯（PVC）/聚（甲基丙烯酸乙酯）（PEMA）共混物、三氟甲烷磺酸锌[Zn（OTf）
2
]盐、1-乙基-3-甲基咪唑
双（三氟甲基磺酰基）制成的导电凝胶聚合物电解质（NCGPE）酰亚胺（EMIMTFSI）离子液体和二氧化硅表现出最高的离子电导率。
聚合的离子液体（PIL）是由聚合物主链和单体重复单元中的IL组分组成的聚电解质。离子液体的可变性和可设计性丰富了其性能，在聚合物材料领域引起了极大的关注
[123]
。Mecerreyes等人
[124]
于2011年总结了IL的合成方面，PIL的合成方法及其理化特性。Yuan等人
[125]
还报告了PIL和IL的应用。通过调节离子电导率、亲水性、疏水性、化学耐久性、热力学稳定性，离子液体可广泛应用于各个领域。Marcilla等人
[126]
已经报道了基于IL和ECD中的聚合物离子液体的新型聚合物电解质，其具有PEDOT/电解质/PEDOT构型。通过混合1-丁基-3-甲基咪唑双（三氟甲烷磺酰亚胺）（[bmim][Tf
2
N]）、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸酯（[bmim][BF
4
]）和1-丁基-3-甲基咪唑溴化铵（[bmim]）来制备电解质[Br]，以及阴离子[Tf
2
N]、[BF
4
]和[Br]的聚（1-乙烯基乙基-咪唑
）。通过使用这种电解质，循环寿命显著增加。据报道，疏水性离子液体[（P（EO）
10
LiTFSI
+
0.96
PYR
14
TFSI）]电解质可改善全固态ECD的性能
[127]
。Pu-guan等人
[128]
报道了一种可切换的单分子电致变色器件，该器件是由紫精系列的三氮杂化聚离子液体同时作为电活性材料和电解质，简化了器件结构（图2.10）。
图2.10 一种可切换的单分子电致变色装置，它来自一种由紫罗碱系的三氮杂化聚（离子液体） [128]
Yan团队 [129] 报道了一个构造灵活和电压调节的高分子Velcro结构，使用主体-客体识别的方法合成聚离子液体，在空气和水溶液中表现出强附着力（包括酸性和碱性水，以及人工海水），并且可以通过机械和化学方法来解开和固定（图2.11） [129] 。温度、电化学氧化还原反应、化学氧化还原反应均可激活PIL可逆相变行为。Vancso等人 [130] 制备了氧化还原活性有机物质PIL。基于PIL制备的聚合物Velcro在空气和水溶液中具有较强的附着力，可以通过机械、化学和电化学方法进行调节。
图2.11 PIL-β-CD和PIL-Fc膜的合成示意图，以及基于β-CD和Fc修饰的PIL膜表面的方法 [129]
天然聚合物由于其生物可降解性、生态友好性、较低的生产成本以及良好的物理和化学性质，可以成为合成聚合物的有前途的替代品，并引起研究人员的极大关注。在天然聚合物中，自然界大量存在的多糖和蛋白质是最佳选择。明胶是主要由脯氨酸、羟脯氨酸和甘氨酸组成的多肽，可用作电致变色应用中的聚合物电解质。Avellaneda 等人
[131]
已经报道了将明胶、LiClO
4
、甘油溶解在水中以用于电致变色应用而制备的固体明胶聚合物电解质。该电解质的离子电导率在室温下达到1.53×10
-5
S·cm
-1
，在80℃时达到4.95 ×10
-4
S·cm
-1
。具有K-glass/Nb
2
O
5
∶Mo EC 层/明胶基电解质/（CeO
2
）
x
（TiO
2
）
1-x
ion-storage（IS）层/K-glass构造的EC器件已组装成功，据报告会增加离子电导率和良好的长期循环稳定性
[132]
。Silva等人
[133]
探索了一种包括明胶基电解质的固态电致变色器件。该原型电致变色器件表现出良好的光密度。在漂白状态下，包含明胶Ⅰ和明胶Ⅱ样品的ECD显示器在可见光区域的平均透射率超过68%
[133]
。另有报道提出了一种新颖的凝胶电解质组合物，该组合物将碘化锂LiI与1-丁基-3-甲基咪唑
碘化物（BMII）离子液体、三碘化物I
-
3
/I
-
氧化还原介体和可生物降解的明胶相结合，用于电致变色器件（图2.12）
[134]
。该ECD记录了快速的转换时间和高达20000个循环的高循环稳定性。
图2.12 包含凝胶电解质组合物的ECD结构，该凝胶电解质组合物包括1-丁基-3-甲基咪唑碘化锂（BMII）离子液体、三碘化I - 3 /I - 氧化还原介质和生物可降解明胶 [134]
此外，明胶电解质还可用于反射电致变色装置。在450nm时，玻璃/Cr/PB/电解质/CeO 2 -TiO 2 /ITO/玻璃结构的反射电致变色装置褪色和有色状态的变化从8%到15%。Tihan等人 [135] 在电致变色装置中使用了一种新的基于DNA-LiClO 4 的固体聚合物电解质（图2.13）。此研究的新颖之处在于使用不同LiClO 4 比例的DNA膜，以获得性能良好的新型电致变色窗 [135] 。
图2.13 电致变色装置，含有DNA基电解液