氧化钨超级电容器实现能量存储与颜色变化

所谓的氧化钨（WO3）超级电容器是以WO3薄膜为阴极材料，以普鲁士蓝（PB）薄膜为阳极材料的一种可变色超级电容器。与普通的电容器比，其能实现能量存储和颜色变化的双功能，这也就说在充放电过程中可以用颜色变化来指示该设备的能量存储状态。

作为高效的储能器件，超级电容器因其快速充放电、高稳定性以及高功率密度而受到广泛关注。而为了使所制备出的电容器兼有能量储存和电致变色的双功能，有研究者采用激光刻蚀技术，构筑了基于聚苯胺（PANI）和紫色氧化钨（W18O49）的图案变色超级电容器电极材料，即在不同充放电电压下显示的不同图案可定性指示能量存储状态。

另外，还有研究者合成了多种基于WO3和氧化镍（NiO）纳米结构的柔性双功能电致变色-超级电容器电极材料，依据充放电时两者产生的颜色变化可实现能量存储水平可视化。不过，选择匹配的电极活性材料，幷保证不同充、放电状态下清晰可分辨的光对比度，实现电容器能量存储状态的可视化仍具挑战。

因此，本文将介绍的一种以氧化钨和普鲁士蓝薄膜为电极活性材料的可变色超级电容器。WO3是一种阴极电致变色材料，当离子与电子嵌入时，由透明变为蓝色；而离子和电子脱出时，由蓝色变为透明。PB则是一种阳极电致变色材料，当离子和电子脱出时，由透明逐渐变为蓝色和黄绿色；而当离子与电子嵌入时，由着色态逐渐变为透明。二者可以通过脉冲激光沉积法和电沉积法在透明导电玻璃表面合成WO3/PB复合薄膜。

研究表明，WO3/PB复合薄膜具有优异的循环稳定性，循环200圈后，电容量的保持率可达83.8%；在650nm时，由于WO3和PB薄膜在不同电压下的协同变色，超级电容器的光透过率差在完全着色与褪色时为53.2%。

该研究有助于推动电致变色和能量存储领域的交叉融合，为超级电容器能量存储状态的可视化提供实验依据。

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