WO3作为EC，ECDs和ESDs的电极材料

电致变色材料（EC, electrochromic），电致变色装置（ECDs, electrochromic devices）和储能装置（ESDs, efficient energy storage devices）具有相似的器件结构和工作原理，过渡性金属氧化物，如MoO₃、MnO₂和WO₃，可作为这些器件的电极材料。电致变色（EC）材料在施加相对较低的电压（甚至小于1V）或电场时，可以改变其光学参数，包括反射率、折射率、透射率和发射率，而且当电压或电场的极性逆转时，这一过程是可逆的。因为这种特殊的性质，ECD在智能窗、防眩晕后视镜、显示应用以及航空航天和军事领域被广泛应用。

特别是，由于建筑物的能源消耗占全球能源消耗的40%，当它们被用作智能窗时，由于其对阳光的可调节透射率，可以节省大量的能源。也有报道称，EC智能窗在节能方面优于光伏设备。此外，鉴于ECD的变色过程也与离子的插入和提取有关，ECD可以被认为是一种透明的ESD。

上述三种器件具有相似的器件结构和工作原理。此外，许多过渡性金属氧化物，如MoO₃、MnO₂和WO₃，可以作为这些器件的电极材料。其中，钨氧化物具有较大的储能能力，使其能够在储能装置ESD（包括SC和LIB）中发挥电极作用，而且它也是EC领域中研究最广泛的材料。

当作为SC的电极时，由于W的价位可以在+2和+6之间变化，其理论比容量为1112 F.g^-1，远远高于通常使用的双层电容器的碳电极材料，而当作为LIB的阳极时，其理论比容量为693 mA.h.g^-1，几乎是石墨的两倍。此外，它们还具有其他优势，包括高密度、低成本、环境友好和无毒。如同在导电领域，Deb在60年代首次在氧化钨中发现了导电现象。钨氧化物因其较短的开关时间、令人印象深刻的颜色变化和电化学稳定性而受到青睐。

考虑到ESD和ECD有一些相关性，氧化钨电致变色储能装置，无论是电致变色超级电容器（ECSC）还是电致变色电池（ECB），也引起了人们的关注。我们可以从颜色信号中直接获得其工作状态的信息，给我们带来极大的便利和安全，也可以把它看作是一个透明的电池，很好地利用其中储存的能量，减少电力消耗。此外，这些双功能器件通过整合其他部分，如太阳能电池，可以有更多的可能性，从而实现自供电系统。

此外，它可以输出由太阳能电池产生的电能，以有效地利用能源。鉴于氧化钨材料的用途广泛，有许多关于它们的研究，一些研究人员总结它们在特定领域的发展，如电致变色方面，光催化剂方面，及传感器方面。

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

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