Енергія, як матеріальна основа прогресу людської цивілізації, завжди відігравала важливу роль.Це незамінна гарантія розвитку людського суспільства.Разом з водою, повітрям і їжею він становить необхідні умови для виживання людини і безпосередньо впливає на її життя..

Розвиток енергетичної галузі зазнав дві великі трансформації: від «ери» дров до «ери» вугілля, а потім від «ери» вугілля до «ери» нафти.Тепер вона почала змінюватися від «ери» нафти до «ери» зміни відновлюваної енергії.

Від вугілля як основного джерела на початку 19 століття до нафти як основного джерела в середині 20 століття, люди використовували викопну енергію у великих масштабах протягом понад 200 років.Однак глобальна енергетична структура, де домінує викопна енергія, робить її вже недалеко від виснаження викопної енергії.

Три традиційні економічні носії викопної енергії, представлені вугіллям, нафтою та природним газом, будуть швидко вичерпані в новому столітті, і в процесі використання та спалювання це також спричинить парниковий ефект, утворить велику кількість забруднюючих речовин та забруднює навколишнє середовище.

Тому вкрай необхідно зменшити залежність від викопної енергії, змінити існуючу структуру нераціонального використання енергії та шукати нові чисті та чисті відновлювані джерела енергії.

Наразі відновлювана енергетика в основному включає енергію вітру, водневу енергію, сонячну енергію, енергію біомаси, енергію припливів і відливів і геотермальну енергію тощо, а енергія вітру та сонячна енергія є актуальними дослідницькими точками в усьому світі.

Проте все ще відносно важко досягти ефективного перетворення та зберігання різних відновлюваних джерел енергії, що ускладнює їх ефективне використання.

У цьому випадку, щоб реалізувати ефективне використання нових відновлюваних джерел енергії людьми, необхідно розробити зручну та ефективну нову технологію зберігання енергії, яка також є гарячою точкою в сучасних соціальних дослідженнях.

В даний час літій-іонні батареї, як одні з найбільш ефективних вторинних батарей, широко використовуються в різних електронних пристроях, транспорті, аерокосмічній та інших сферах., то перспективи розвитку складніші.

Фізичні та хімічні властивості натрію та літію подібні, і вони мають ефект накопичення енергії.Через його багатий вміст, рівномірний розподіл джерела натрію та низьку ціну він використовується у великомасштабній технології зберігання енергії, яка має характеристики низької вартості та високої ефективності.

Матеріали позитивного та негативного електродів іонно-натрієвих батарей включають шаруваті сполуки перехідних металів, поліаніони, фосфати перехідних металів, наночастинки ядро-оболонка, сполуки металів, твердий вуглець тощо.

Будучи елементом із надзвичайно багатими запасами в природі, вуглець є дешевим і легким для отримання, і отримав велике визнання як анодний матеріал для натрієво-іонних батарей.

За ступенем графітизації вуглецеві матеріали можна розділити на дві категорії: графітовий вуглець і аморфний вуглець.

Твердий вуглець, який відноситься до аморфного вуглецю, демонструє питому ємність для зберігання натрію 300 мАг/г, тоді як вуглецеві матеріали з вищим ступенем графітизації важко використовувати в комерційних цілях через їхню велику площу поверхні та сильний порядок.

Тому в практичних дослідженнях в основному використовуються неграфітові тверді вуглецеві матеріали.

Для подальшого покращення характеристик анодних матеріалів для натрій-іонних батарей гідрофільність і провідність вуглецевих матеріалів можна покращити за допомогою іонного легування або компаундування, що може підвищити ефективність накопичення енергії вуглецевих матеріалів.

Як матеріал негативного електрода натрієво-іонної батареї металеві сполуки є в основному двовимірними карбідами та нітридами металів.На додаток до чудових характеристик двовимірних матеріалів, вони можуть не тільки зберігати іони натрію шляхом адсорбції та інтеркаляції, але й поєднуватися з натрієм. Поєднання іонів створює ємність за допомогою хімічних реакцій для зберігання енергії, тим самим значно покращуючи ефект накопичення енергії.

Через високу вартість і труднощі в отриманні металевих сполук вуглецеві матеріали все ще є основними анодними матеріалами для натрій-іонних батарей.

Розвиток шаруватих сполук перехідних металів стався після відкриття графену.В даний час двовимірні матеріали, що використовуються в натрієво-іонних батареях, в основному включають шаруваті NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4 тощо на основі натрію.

Матеріали поліаніонних позитивних електродів спочатку використовувалися в позитивних електродах літій-іонних акумуляторів, а пізніше їх використовували в іонно-натрійових акумуляторах.Важливі репрезентативні матеріали включають кристали олівіну, такі як NaMnPO4 і NaFePO4.

Фосфат перехідного металу спочатку використовувався як матеріал позитивного електрода в літій-іонних батареях.Процес синтезу є відносно зрілим, і існує багато кристалічних структур.

Фосфат, як тривимірна структура, створює каркасну структуру, яка сприяє деінтеркаляції та інтеркаляції іонів натрію, а потім створює натрієво-іонні батареї з чудовими характеристиками зберігання енергії.

Структурний матеріал «ядро-оболонка» — це новий тип анода для натрієво-іонних батарей, який з’явився лише в останні роки.На основі оригінальних матеріалів цей матеріал досяг порожнистої структури завдяки вишуканому структурному дизайну.

Більш поширені матеріали структури ядро-оболонка включають порожнисті нанокуби селеніду кобальту, наносфери ванадату натрію, леговані Fe-N, ядро-оболонка, пористі вуглецеві порожнисті наносфери оксиду олова та інші порожнисті структури.

Завдяки своїм чудовим характеристикам у поєднанні з чарівною порожнистою та пористою структурою, електроліт піддається більшій електрохімічній активності, і водночас це також значно сприяє рухливості іонів електроліту для досягнення ефективного накопичення енергії.

Глобальна відновлювана енергетика продовжує зростати, сприяючи розвитку технологій зберігання енергії.

В даний час, відповідно до різних методів зберігання енергії, його можна розділити на фізичне зберігання енергії та електрохімічне зберігання енергії.

Електрохімічне накопичення енергії відповідає стандартам розробки сучасних нових технологій зберігання енергії завдяки своїм перевагам, таким як висока безпека, низька вартість, гнучке використання та висока ефективність.

Відповідно до різних процесів електрохімічних реакцій електрохімічні джерела живлення для зберігання енергії в основному включають суперконденсатори, свинцево-кислотні батареї, паливні батареї, нікель-метал-гідридні батареї, натрієво-сірчані батареї та літій-іонні батареї.

У технології накопичення енергії гнучкі електродні матеріали приваблюють дослідницькі інтереси багатьох вчених завдяки різноманітності конструкції, гнучкості, низькій вартості та характеристикам захисту навколишнього середовища.

Вуглецеві матеріали мають особливу термохімічну стабільність, хорошу електропровідність, високу міцність і незвичайні механічні властивості, що робить їх перспективними електродами для літій-іонних батарей і натрій-іонних батарей.

Суперконденсатори можна швидко заряджати та розряджати за умов сильного струму, і вони мають термін служби понад 100 000 разів.Вони являють собою новий тип спеціального електрохімічного накопичувача енергії між конденсаторами та батареями.

Суперконденсатори мають характеристики високої щільності потужності та високого коефіцієнта перетворення енергії, але їх щільність енергії низька, вони схильні до саморозряду та схильні до витоку електроліту при неправильному використанні.

Незважаючи на те, що паливний елемент живлення має такі характеристики, як відсутність зарядки, велика ємність, висока питома ємність і широкий діапазон питомої потужності, його висока робоча температура, висока собівартість і низька ефективність перетворення енергії роблять його доступним лише в процесі комерціалізації.використовується в певних категоріях.

Свинцево-кислотні батареї мають такі переваги, як низька вартість, розвинена технологія та висока безпека, і широко використовуються в базових станціях сигналу, електричних велосипедах, автомобілях та мережевих накопичувачах енергії.Короткі плати, які забруднюють навколишнє середовище, не можуть відповідати дедалі вищим вимогам і стандартам для акумуляторів для зберігання енергії.

Ni-MH батареї мають такі характеристики, як сильна універсальність, низька теплотворна здатність, велика ємність мономеру та стабільні характеристики розряду, але їхня вага є відносно великою, і існує багато проблем в управлінні серіями батарей, які можуть легко призвести до плавлення окремої батареї. акумуляторні сепаратори.