碳量子点改性的W18O49电极使得这种智能储能设备具备自诊断功能

通过合成具有高比容量的W18O49智能电极，研究了一种基于不可逆电致变色现象（靛蓝至青或暗色转变）的储能设备自诊断方法。电极表面修饰碳量子点后负载于碳布载体，其颜色变化与锂离子扩散路径的晶体结构演变相关，可直观反映电极失效。透明软包全电池实验验证了该电极的优异柔性和可见颜色变化特性，为储能设备健康监测提供了新思路。

　　

摘要

监测储能设备（包括电池和超级电容器）的健康状况对于确保电动汽车或其他应用的安全性和潜在耐久性至关重要。然而，从电池或超级电容器测得的电化学参数通常提供的关于电极材料层面潜在故障或失效的信息非常有限。本文合成了W₁₈O₄₉，用于制造具有高比容的智能电极，并将其作为具有自诊断功能的指示器。将经过碳量子点改性的柔性W₁₈O₄₉电极负载在碳布上，通过不可逆的颜色变化来揭示电极的失效情况。当该电极用于超级电容器或锂离子电池时，随着循环使用，会观察到从靛蓝到青色或深色的不可逆电致变色现象。其机制在于阳离子优先在W₁₈O₄₉的（010）面以外的方向通过隧道效应扩散，这会不可逆地改变W的晶体结构和价态，从而引发电致变色效应并导致电极性能下降。这种智能电极在透明袋式全电池中得到了进一步验证，表现出优异的柔韧性、良好的性能和明显的显色效果。我们的工作为设计具有自诊断功能的智能储能设备提供了新的视角，为未来的应用奠定了基础。

图形摘要