WO3作為EC，ECDs和ESDs的電極材料

電致變色材料（EC, electrochromic），電致變色裝置（ECDs, electrochromic devices）和儲能裝置（ESDs, efficient energy storage devices）具有相似的器件結構和工作原理，過渡性金屬氧化物，如MoO₃、MnO₂和WO₃，可作為這些器件的電極材料。電致變色（EC）材料在施加相對較低的電壓（甚至小於1V）或電場時，可以改變其光學參數，包括反射率、折射率、透射率和發射率，而且當電壓或電場的極性逆轉時，這一過程是可逆的。因為這種特殊的性質，ECD在智慧窗、防眩暈後視鏡、顯示應用以及航空航太和軍事領域被廣泛應用。

特別是，由於建築物的能源消耗占全球能源消耗的40%，當它們被用作智慧窗時，由於其對陽光的可調節透射率，可以節省大量的能源。也有報導稱，EC智慧窗在節能方面優於光伏設備。此外，鑒於ECD的變色過程也與離子的插入和提取有關，ECD可以被認為是一種透明的ESD。

上述三種器件具有相似的器件結構和工作原理。此外，許多過渡性金屬氧化物，如MoO₃、MnO₂和WO₃，可以作為這些器件的電極材料。其中，鎢氧化物具有較大的儲能能力，使其能夠在儲能裝置ESD（包括SC和LIB）中發揮電極作用，而且它也是EC領域中研究最廣泛的材料。

當作為SC的電極時，由於W的價位可以在+2和+6之間變化，其理論比容量為1112 F.g^-1，遠遠高於通常使用的雙層電容器的碳電極材料，而當作為LIB的陽極時，其理論比容量為693 mA.h.g^-1，幾乎是石墨的兩倍。此外，它們還具有其他優勢，包括高密度、低成本、環境友好和無毒。如同在導電領域，Deb在60年代首次在氧化鎢中發現了導電現象。鎢氧化物因其較短的開關時間、令人印象深刻的顏色變化和電化學穩定性而受到青睞。

考慮到ESD和ECD有一些相關性，氧化鎢電致變色儲能裝置，無論是電致變色超級電容器（ECSC）還是電致變色電池（ECB），也引起了人們的關注。我們可以從顏色信號中直接獲得其工作狀態的資訊，給我們帶來極大的便利和安全，也可以把它看作是一個透明的電池，很好地利用其中儲存的能量，減少電力消耗。此外，這些雙功能器件通過整合其他部分，如太陽能電池，可以有更多的可能性，從而實現自供電系統。

此外，它可以輸出由太陽能電池產生的電能，以有效地利用能源。鑒於氧化鎢材料的用途廣泛，有許多關於它們的研究，一些研究人員總結它們在特定領域的發展，如電致變色方面，光催化劑方面，及感測器方面。

參考文獻：Han W, Shi Q, Hu R. Advances in electrochemical energy devices constructed with tungsten oxide-based nanomaterials[J].《納米材料》, 2021, 11(3): 692.

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