综述:电致变色材料在储能领域中的应用进展

【字体: 时间:2025年06月12日 来源:Dyes and Pigments 4.1

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  (编辑推荐)本综述系统梳理了电致变色材料(ECMs)在储能设备(ESDs)中的研究进展,涵盖其在超级电容器(SCs)、离子电池(IB)及自供能器件中的多功能集成应用。通过分析无机/有机材料性能差异及电极设计创新,展望了ECMs在构建清洁低碳能源系统中的潜力,为绿色节能技术发展提供重要参考。

  

Abstract

随着矿产资源消耗与人口增长,绿色能源材料的应用成为焦点。电致变色材料(ECMs)因低电压下可逆变色特性,在智能调温窗等领域展现节能潜力,其氧化还原机制与储能(ES)过程高度协同。本文系统综述了ECMs在超级电容器(SCs)、离子电池(IB)及自供能器件中的集成应用,揭示了材料-结构-性能的关联性。

Introduction

构建清洁低碳能源系统需依赖高性能电化学储能设备(EESDs)。ECMs作为前沿绿色材料,通过电场调控光学性质实现智能显色,其器件结构(如三明治构型)与SCs相似,均基于氧化还原反应(如WO3
的晶体结构调控)。研究证实,ECMs与SCs的“快充快放”特性匹配,可开发兼具供电与可视化能量状态的集成器件。

Progress of ECMs with SCs and IB

超级电容器(SCs)根据储能机制分为双电层电容(EDLCs)、赝电容(PC)及混合电容(HSC)。ECMs如NiO基材料通过纳米结构设计提升比容量,而有机材料(如导电聚合物)则赋予器件柔性。离子电池(IB)中,ECMs的变色行为与锂/钠离子嵌入脱出同步,如WO3
电极在充放电时呈现颜色渐变,实现能量状态可视化监测。

EC Electrode in ESDs

电极材料是储能与多功能化的核心。碳基材料(如石墨烯)增强导电性,过渡金属氧化物(如TiO2
)提升稳定性。透明电极(如ITO)与柔性基底结合,推动可穿戴设备发展。自修复电极通过动态化学键实现损伤修复,延长器件寿命。

Summary and Outlook

未来研究将聚焦多功能EC器件的智能化与效率提升,如开发光热协同响应材料、优化电解质离子传导率。挑战在于平衡光学性能与储能密度,而仿生设计或为突破方向。

(注:全文严格基于原文内容缩编,未添加非文献依据的结论。)

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