电动车锂电池:纳米紫钨

含有纳米紫钨物质的正负极材料具有变色的功能,可以让车主更直观的观察到自己电动车锂电池的电量状态,进而更好把握出行距离与充电时间。电动车电池之所以能具备变色的能力,是因为纳米紫钨是一种无机电致变色的材料。

锂电池图片

无机电致变色材料多为过渡金属或其衍生物。过渡金属氧化物中金属离子的电子层结构不稳定,在一定条件下,价态易发生可逆转变,形成混合价态离子共存的状态。随着离子价态和浓度的变化,颜色也跟着发生相应的改变。根据变色原理的不同,其又可以分为三种:还原态着色材料、氧化态着色材料和氧化/还原态均着色材料。

紫色氧化钨图片

无机电致变色材料因有良好的化学稳定性、制备工艺简单、抗太阳辐射能力强、使用寿命长、容易实现全固化等优点,成为目前众多领域的研究重点,储能领域也包含在内。下面主要介绍的是氧化钨的电致变色机理。

氧化钨的电致变色机理,目前引用最广泛的就是Faughnan提出的价间跃迁理论,即因外加电场的作用,电子和阳离子矿分别从薄膜两侧同时注入WO3中,电子被W原子俘获形成局域态,金属离子M+则驻留在此区域形成深蓝色钨青铜化合物MxWO3,在MxWO3中存在不同价态的W离子,电子在邻近不同价态W原子之间的跃迁导致WO3薄膜颜色发生变化。其电化学过程如下式所示:
WO3(无色) +xM+xe→MxWO3(深蓝色)
式中M一般为H、Li、Na、Ag等,0

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