Boosting WO3‐Based Electrochromic Performance for Practical Smart Windows: Balancing Charge Density and Matching Color Based on Mn2+/MnO2 Counter‐Electrode Reaction

电致变色 材料科学 Boosting(机器学习) 电极 电荷(物理) 辅助电极 光电子学 分析化学(期刊) 计算机科学 物理化学 物理 电解质 色谱法 量子力学 机器学习 化学
作者
Haiyi Xie,Xiansheng Li,Zitao Wang,Jinxu Zhao,Qijun Chen,Yifan Wang,Mahmoud A. Khalifa,Bin Zhao,Gang Pei,Jianming Zheng,Chunye Xu
出处
期刊:Advanced Optical Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adom.202500015
摘要

Abstract Tungsten trioxide (WO 3 )‐based electrochromic devices (ECDs) often struggle to match suitable counter‐electrode materials due to their characteristic of high charge density and bluish hue. Herein, a new strategy is reported to meet the required charge density and color by introducing an interconversion between solution‐phase Mn 2+ and film‐phase MnO 2 as the counter‐electrode reaction in WO 3 ECDs, and completing the full process from design and optimization to fabricating a practical smart window prototype. By optimizing the harmful byproduct Mn 3+ in electrolytes with varying pH values, the typical ECD achieves overall modulation over 70% across the full visible spectrum, retains >90% modulation after 12 h, and maintains excellent stability after 10 000 cycles. Additionally, by gelling the electrolyte, the ECD retains ≈80% modulation retention after 4 h of power‐off at 80 °C. This approach also enables the smart window prototype to nearly block all solar radiation, reducing indoor temperature by over 40 °C, and enhancing waste heat recovery. Simulation results suggest that this smart window can significantly reduce building energy consumption in tropical and subtropical regions, offering promising application potential.
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