Energija kot materialna podlaga za napredek človeške civilizacije je imela vedno pomembno vlogo.Je nepogrešljivo jamstvo za razvoj človeške družbe.Skupaj z vodo, zrakom in hrano predstavlja nujne pogoje za človekovo preživetje in neposredno vpliva na človekovo življenje..

Razvoj energetske industrije je doživel dve veliki preobrazbi iz »dobe« drv v »dobo« premoga in nato iz »dobe« premoga v »dobo« nafte.Zdaj se je začelo spreminjati iz »dobe« nafte v »dobo« spremembe obnovljivih virov energije.

Od premoga kot glavnega vira v začetku 19. stoletja do nafte kot glavnega vira v sredini 20. stoletja, ljudje že več kot 200 let uporabljajo fosilno energijo v velikem obsegu.Vendar zaradi globalne energetske strukture, v kateri prevladuje fosilna energija, ni več daleč od izčrpavanja fosilne energije.

Trije tradicionalni fosilni energetski nosilci, ki jih predstavljajo premog, nafta in zemeljski plin, se bodo v novem stoletju hitro izčrpali, v procesu izrabe in izgorevanja pa bodo povzročali tudi učinek tople grede, generirali veliko količino onesnaževal in onesnaževali. okolje.

Zato je nujno zmanjšati odvisnost od fosilne energije, spremeniti obstoječo neracionalno strukturo rabe energije ter iskati čiste in neonesnaževalne nove obnovljive vire energije.

Trenutno obnovljiva energija vključuje večinoma vetrno energijo, vodikovo energijo, sončno energijo, energijo biomase, energijo plimovanja in geotermalno energijo itd., energija vetra in sončna energija pa sta trenutni raziskovalni žariščni točki po vsem svetu.

Še vedno pa je razmeroma težko doseči učinkovito pretvorbo in shranjevanje različnih obnovljivih virov energije, zato jih je težko učinkovito izrabiti.

V tem primeru je treba za uresničitev učinkovite uporabe nove obnovljive energije s strani ljudi razviti priročno in učinkovito novo tehnologijo za shranjevanje energije, ki je tudi vroča točka trenutnih družbenih raziskav.

Trenutno se litij-ionske baterije kot ena najučinkovitejših sekundarnih baterij pogosto uporabljajo v različnih elektronskih napravah, transportu, vesolju in na drugih področjih., so možnosti za razvoj težje.

Fizikalne in kemijske lastnosti natrija in litija so podobne in ima učinek shranjevanja energije.Zaradi svoje bogate vsebnosti, enakomerne porazdelitve vira natrija in nizke cene se uporablja v obsežni tehnologiji shranjevanja energije, ki ima nizke stroške in visoko učinkovitost.

Materiali pozitivnih in negativnih elektrod natrijevih ionskih baterij vključujejo plastne spojine prehodnih kovin, polianione, fosfate prehodnih kovin, nanodelce jedra in lupine, kovinske spojine, trdi ogljik itd.

Kot element z izredno bogatimi zalogami v naravi je ogljik poceni in ga je enostavno pridobiti ter je pridobil veliko priznanje kot anodni material za natrijeve ionske baterije.

Glede na stopnjo grafitizacije lahko ogljikove materiale razdelimo v dve kategoriji: grafitni ogljik in amorfni ogljik.

Trdi ogljik, ki spada med amorfne ogljike, ima specifično zmogljivost shranjevanja natrija 300 mAh/g, medtem ko je ogljikove materiale z višjo stopnjo grafitizacije zaradi velike površine in močne urejenosti težko uporabiti v komercialne namene.

Zato se negrafitni trdi ogljikovi materiali uporabljajo predvsem v praktičnih raziskavah.

Za nadaljnje izboljšanje delovanja anodnih materialov za natrijeve ionske baterije je mogoče hidrofilnost in prevodnost ogljikovih materialov izboljšati z ionskim dopiranjem ali mešanjem, kar lahko poveča zmogljivost shranjevanja energije ogljikovih materialov.

Kot material negativne elektrode natrijeve ionske baterije so kovinske spojine v glavnem dvodimenzionalni kovinski karbidi in nitridi.Poleg odličnih lastnosti dvodimenzionalnih materialov ne morejo samo shraniti natrijevih ionov z adsorpcijo in interkalacijo, ampak se tudi kombinirati z natrijem. Kombinacija ionov ustvarja kapacitivnost s kemičnimi reakcijami za shranjevanje energije, s čimer se močno izboljša učinek shranjevanja energije.

Zaradi visokih stroškov in težav pri pridobivanju kovinskih spojin so ogljikovi materiali še vedno glavni anodni materiali za natrijeve ionske baterije.

Vzpon večplastnih spojin prehodnih kovin je po odkritju grafena.Trenutno dvodimenzionalni materiali, ki se uporabljajo v natrijevih ionskih baterijah, vključujejo predvsem natrijeve plasti NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4 itd.

Materiali polianionskih pozitivnih elektrod so bili najprej uporabljeni v pozitivnih elektrodah litij-ionskih baterij, kasneje pa so bili uporabljeni v natrijevih baterijah.Pomembni reprezentativni materiali vključujejo kristale olivina, kot sta NaMnPO4 in NaFePO4.

Fosfat prehodne kovine je bil prvotno uporabljen kot material pozitivne elektrode v litij-ionskih baterijah.Proces sinteze je relativno zrel in obstaja veliko kristalnih struktur.

Fosfat kot tridimenzionalna struktura gradi okvirno strukturo, ki je ugodna za deinterkalacijo in interkalacijo natrijevih ionov, nato pa pridobi natrijeve ionske baterije z odlično zmogljivostjo shranjevanja energije.

Material strukture jedro-lupina je nova vrsta anodnega materiala za natrijeve ionske baterije, ki se je pojavil šele v zadnjih letih.Na podlagi izvirnih materialov je ta material dosegel votlo strukturo z izvrstno konstrukcijsko zasnovo.

Pogostejši materiali za strukturo jedro-lupina vključujejo votle nanokocke kobaltovega selenida, nanosfere natrijevega vanadata z jedrom in lupino, dopirane z Fe-N, porozne votle nanosfere kositrovega oksida in druge votle strukture.

Zaradi njegovih odličnih lastnosti, skupaj s čarobno votlo in porozno strukturo, je elektrolitu izpostavljena večja elektrokemična aktivnost, hkrati pa tudi močno spodbuja ionsko mobilnost elektrolita za doseganje učinkovitega shranjevanja energije.

Globalna obnovljiva energija še naprej narašča, kar spodbuja razvoj tehnologije shranjevanja energije.

Trenutno ga lahko glede na različne metode shranjevanja energije razdelimo na fizično shranjevanje energije in elektrokemično shranjevanje energije.

Elektrokemično shranjevanje energije izpolnjuje razvojne standarde današnje nove tehnologije shranjevanja energije zaradi svojih prednosti visoke varnosti, nizkih stroškov, prilagodljive uporabe in visoke učinkovitosti.

V skladu z različnimi procesi elektrokemične reakcije viri energije za shranjevanje elektrokemične energije vključujejo predvsem superkondenzatorje, svinčeno-kislinske baterije, gorivne baterije, nikelj-metal-hidridne baterije, natrijevo-žveplove baterije in litij-ionske baterije.

V tehnologiji shranjevanja energije so materiali za fleksibilne elektrode pritegnili raziskovalne interese številnih znanstvenikov zaradi njihove raznolikosti oblikovanja, prilagodljivosti, nizkih stroškov in okoljskih lastnosti.

Ogljikovi materiali imajo posebno termokemično stabilnost, dobro električno prevodnost, visoko trdnost in neobičajne mehanske lastnosti, zaradi česar so obetavne elektrode za litij-ionske baterije in natrijeve baterije.

Superkondenzatorje je mogoče hitro napolniti in izprazniti v pogojih visokega toka in imajo več kot 100.000-kratno življenjsko dobo.So nova vrsta posebnega elektrokemičnega shranjevalnika energije med kondenzatorji in baterijami.

Superkondenzatorji imajo značilnosti visoke gostote moči in visoke stopnje pretvorbe energije, vendar je njihova energijska gostota nizka, so nagnjeni k samopraznjenju in so nagnjeni k uhajanju elektrolitov, če se uporabljajo nepravilno.

Čeprav ima gorivna energetska celica značilnosti brez polnjenja, veliko zmogljivost, visoko specifično zmogljivost in širok razpon specifične moči, je zaradi visoke delovne temperature, visoke stroškovne cene in nizke učinkovitosti pretvorbe energije na voljo le v procesu komercializacije.uporabljajo v določenih kategorijah.

Svinčeno-kislinske baterije imajo prednosti nizkih stroškov, zrele tehnologije in visoke varnosti ter se pogosto uporabljajo v signalnih baznih postajah, električnih kolesih, avtomobilih in shranjevanju energije v omrežju.Kratke plošče, ki onesnažujejo okolje, ne morejo zadostiti vse višjim zahtevam in standardom za baterije za shranjevanje energije.

Ni-MH baterije imajo značilnosti močne vsestranskosti, nizke kalorične vrednosti, velike kapacitete monomera in stabilnih lastnosti praznjenja, vendar je njihova teža razmeroma velika in obstaja veliko težav pri upravljanju serije baterij, kar lahko zlahka privede do taljenja posamezne baterije. separatorji baterij.