电致变色电池！上海科技大学刘巍，Angew！

水系电解液中的多价离子，尤其是Al3+，有助于提高容量和色彩对比度，从而实现更可持续的后锂电致变色和能量存储。然而，缺乏合适的正极和负极电致变色材料是铝离子电致变色电池面临的主要挑战，进而限制了其光学对比度和使用寿命。

在此，上海科技大学刘巍团队报道了具有开放结构的Wadsley-Roth相Nb18W16O93实现了Al3+的可逆插层。基于Nb18W16O93与普鲁士蓝的结合使用混合Al3+/K+水溶液的互补电致变色能量存储设备显示出快速响应、高容量和大着色效率。

研究显示，其优越的性能是由于Al3+和K+阳离子选择性地插入在Nb18W16O93中。Al3+/K+双离子在Nb18W16O93和普鲁士蓝电极中的协同作用促进了电致变色性能的提高。

图1. 密度泛函理论DFT计算

总之，该工作基于Al3+/K+双离子水溶液电解质的Nb18W16O93/普鲁士蓝系统构建了一种高性能互补电致变色能量存储设备（CEESD）。作者首先证明了具有TTB型结构的Wadsley-Roth相Nb18W16O93能够可逆地促进Al3+的活性插层。

此外，将Nb18W16O93与PB耦合用于混合Al3+/K+水溶液电解质的CEESD，显示出快速响应、高着色效率和良好的循环稳定性。实验和DFT计算证明， Al3+/K+双离子在Nb18W16O93和PB电极中的协同效应促进了更好的电致变色性能的展现。

因此，该工作揭示了Wadsley-Roth相材料在克服与多价离子电致变色和电池开发方面的潜力。

图2. 水溶液双Al3+/K+电解质中的原型设备电致变色性能

文献信息

High-performance Complementary Electrochromic Batteries using Nb18W16O93 by the Synergistic Effects of Aqueous Al3+/K+ Dual-ion, Angewandte Chemie International Edition 2024 DOI: 10.1002/anie.202415050