Des scientifiques de l'Université du Guangxi ont révélé l'effet des types de cations sur les propriétés électrochromiques des nanocristaux de dioxyde de titane. Crédit :Yi Liang, Université du Guangxi
Les dispositifs électrochromiques (EC) ont été considérés comme des candidats prometteurs pour les fenêtres intelligentes à économie d'énergie, les écrans de nouvelle génération et l'électronique portable. Ions monovalents tels que H + et Li + Les électrolytes à base d'électrolytes sont les ions d'insertion de référence pour les dispositifs EC mais présentent de sérieuses limitations telles que le coût élevé et l'instabilité associées à une manipulation difficile. La recherche d'électrolytes multivalents est une alternative efficace pour préparer des dispositifs EC performants; malheureusement, les rapports connexes sont actuellement limités aux matériaux EC à base d'oxyde de tungstène. Des chercheurs chinois ont découvert l'effet de différents cations de valence sur les propriétés EC des nanocristaux de dioxyde de titane (NC), ce qui pourrait fournir de nouvelles orientations pour le développement d'excellents dispositifs EC avec une stabilité et une durabilité à long terme.
Ils ont publié leurs travaux le 3 août dans Energy Material Advances .
"Il est très important de rechercher des ions d'insertion alternatifs bon marché, stables et rapides dans les dispositifs EC pour obtenir une application EC rentable et rapide", a déclaré l'auteur correspondant Sheng Cao, professeur agrégé à la School of Physical Science and Engineering Technology, Université du Guangxi. "Actuellement, il existe de nombreux matériaux EC avec Li + et H + comme électrolytes, mais ils ont encore quelques problèmes, qui entravent le développement ultérieur."
Cao a expliqué que les ions multivalents en tant qu'électrolytes d'ions d'insertion peuvent améliorer considérablement les performances de l'EC car le nombre d'électrons par ion métallique multivalent s'intercale dans le cadre que Li + ou d'autres ions monovalents.
"Zn 2+ est considéré comme supérieur aux autres pour déclencher l'électrochromisme en raison de son processus de préparation simplifié et de sa non-toxicité », a déclaré Cao. « De plus, le dispositif EC d'Al 3+ trivalent l'intercalation d'ions a attiré une attention considérable en raison de son riche stockage crustal, de son petit rayon ionique, de son contraste optique élevé, de sa sécurité et de sa fiabilité.
Cependant, en raison de la forte interaction électrostatique entre les ions multivalents et le cadre d'intercalation, il existe de grandes difficultés dans le processus d'intercalation. Selon Cao, jusqu'à présent, les rapports sur les performances EC pilotées par différents ions cationiques de valence se concentrent principalement sur les matériaux EC classiques d'oxyde de tungstène, et il y a un manque de recherche systématique sur d'autres matériaux EC. Dioxyde de titane (TiO2 ) est un excellent matériau candidat potentiel en raison de son excellente stabilité physique, chimique et de sa résistance aux acides. Cependant, il n'y a toujours pas de rapport concernant TiO2 pour les cellules électrochimiques à ions trivalents de la communauté EC ou la recherche systématique sur les performances EC pilotées par des ions de valence différents pour le moment.
Le défi est la plus forte interaction de réseau d'ions Coulomb des ions multivalents par rapport aux ions monovalents, Cao a déclaré que le dopage du tungstène dans TiO2 peut réduire l'énergie d'intercalation des ions et activer ses propriétés électrochromes. Cao et son équipe explorent les propriétés EC du TiO2 anatase dopé W NC dans différents cations de valence (c'est-à-dire Li + , Zn 2+ , et Al 3+ ) par spectroscopie de transmission in-situ et tests électrochimiques.
"Les résultats expérimentaux et les calculs théoriques montrent que Zn 2+ peut apporter la commutation rapide requise, le contraste élevé et la stabilité élevée pour les appareils EC ", a déclaré Cao. "Les résultats de la recherche sont d'une grande importance pour la recherche fondamentale dans le domaine de l'électrochromisme et ouvrent une nouvelle direction pour réaliser une stabilité à long terme , durables et à commutation rapide." + Explorez davantage
