Energia ako materiálny základ pokroku ľudskej civilizácie vždy zohrávala dôležitú úlohu.Je to nenahraditeľná záruka rozvoja ľudskej spoločnosti.Spolu s vodou, vzduchom a potravou tvorí nevyhnutné podmienky pre prežitie človeka a priamo ovplyvňuje ľudský život..

Vývoj energetického priemyslu prešiel dvoma veľkými transformáciami z „éry“ palivového dreva do „éry“ uhlia a potom z „éry“ uhlia do „éry“ ropy.Teraz sa to začalo meniť z „éry“ ropy na „éru“ zmeny obnoviteľnej energie.

Od uhlia ako hlavného zdroja na začiatku 19. storočia až po ropu ako hlavný zdroj v polovici 20. storočia ľudia využívali fosílnu energiu vo veľkom meradle už viac ako 200 rokov.Globálna energetická štruktúra, ktorej dominuje fosílna energia, však už nie je ďaleko od vyčerpania fosílnej energie.

Tri tradičné ekonomické nosiče fosílnej energie reprezentované uhlím, ropou a zemným plynom sa v novom storočí rýchlo vyčerpajú a v procese využívania a spaľovania spôsobia aj skleníkový efekt, generujú veľké množstvo znečisťujúcich látok a znečisťujú životné prostredie. prostredie.

Preto je nevyhnutné znížiť závislosť od fosílnej energie, zmeniť existujúcu štruktúru iracionálneho využívania energie a hľadať novú obnoviteľnú energiu čistú a bez znečistenia.

Obnoviteľná energia v súčasnosti zahŕňa najmä veternú energiu, vodíkovú energiu, slnečnú energiu, energiu z biomasy, prílivovú energiu a geotermálnu energiu atď. a veterná energia a solárna energia sú súčasnými výskumnými centrami na celom svete.

Stále je však pomerne ťažké dosiahnuť efektívnu premenu a skladovanie rôznych obnoviteľných zdrojov energie, čím sa sťažuje ich efektívne využitie.

V tomto prípade, aby bolo možné efektívne využívať novú obnoviteľnú energiu ľuďmi, je potrebné vyvinúť pohodlnú a efektívnu novú technológiu skladovania energie, ktorá je tiež horúcim miestom v súčasnom sociálnom výskume.

V súčasnosti sú lítium-iónové batérie, ako jedna z najúčinnejších sekundárnych batérií, široko používané v rôznych elektronických zariadeniach, doprave, letectve a iných oblastiach., vyhliadky na rozvoj sú ťažšie.

Fyzikálne a chemické vlastnosti sodíka a lítia sú podobné a má efekt akumulácie energie.Vďaka svojmu bohatému obsahu, rovnomernej distribúcii zdroja sodíka a nízkej cene sa používa v technológii skladovania energie vo veľkom meradle, ktorá sa vyznačuje nízkou cenou a vysokou účinnosťou.

Materiály kladných a záporných elektród sodíkových iónových batérií zahŕňajú vrstvené zlúčeniny prechodných kovov, polyanióny, fosfáty prechodných kovov, nanočastice jadro-plášť, zlúčeniny kovov, tvrdý uhlík atď.

Ako prvok s mimoriadne bohatými zásobami v prírode je uhlík lacný a ľahko dostupný a získal si veľké uznanie ako anódový materiál pre sodíkovo-iónové batérie.

Podľa stupňa grafitizácie možno uhlíkové materiály rozdeliť do dvoch kategórií: grafitický uhlík a amorfný uhlík.

Tvrdý uhlík, ktorý patrí k amorfnému uhlíku, vykazuje špecifickú kapacitu sodíka 300 mAh/g, zatiaľ čo uhlíkové materiály s vyšším stupňom grafitizácie je ťažké splniť komerčné využitie kvôli ich veľkému povrchu a silnému usporiadaniu.

Preto sa v praktickom výskume používajú najmä negrafitové tvrdé uhlíkové materiály.

Aby sa ďalej zlepšil výkon anódových materiálov pre sodíkovo-iónové batérie, hydrofilnosť a vodivosť uhlíkových materiálov sa môže zlepšiť pomocou iónového dopovania alebo zlučovania, čo môže zvýšiť výkon uhlíkových materiálov pri skladovaní energie.

Ako materiál zápornej elektródy sodíkovej iónovej batérie sú kovové zlúčeniny hlavne dvojrozmerné karbidy a nitridy kovov.Okrem vynikajúcich charakteristík dvojrozmerných materiálov dokážu nielen ukladať sodíkové ióny adsorpciou a interkaláciou, ale aj kombinovať so sodíkom. Kombinácia iónov vytvára kapacitu prostredníctvom chemických reakcií na ukladanie energie, čím sa výrazne zlepšuje efekt ukladania energie.

Kvôli vysokým nákladom a ťažkostiam pri získavaní kovových zlúčenín sú uhlíkové materiály stále hlavnými anódovými materiálmi pre sodíkovo-iónové batérie.

Vzostup vrstvených zlúčenín prechodných kovov je po objavení grafénu.V súčasnosti medzi dvojrozmerné materiály používané v sodíkovo-iónových batériách patria najmä vrstvené NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4 atď.

Polyaniónové kladné elektródové materiály boli najskôr použité v kladných elektródach lítium-iónových batérií a neskôr boli použité v sodíkovo-iónových batériách.Medzi dôležité reprezentatívne materiály patria olivínové kryštály, ako je NaMnP04 a NaFeP04.

Fosforečnan prechodného kovu sa pôvodne používal ako kladný elektródový materiál v lítium-iónových batériách.Proces syntézy je relatívne vyspelý a existuje veľa kryštálových štruktúr.

Fosfát ako trojrozmerná štruktúra vytvára rámcovú štruktúru, ktorá vedie k deinterkalácii a interkalácii sodíkových iónov, a potom získava sodíkovo-iónové batérie s vynikajúcim výkonom pri skladovaní energie.

Štruktúrny materiál jadro-plášť je novým typom anódového materiálu pre sodíkovo-iónové batérie, ktorý sa objavil len v posledných rokoch.Na základe pôvodných materiálov tento materiál dosiahol dutú štruktúru vďaka vynikajúcemu konštrukčnému dizajnu.

Medzi bežnejšie materiály štruktúry jadro-plášť patria duté nanokocky selenidu kobaltu, nanoguľôčky vanadičnanu sodného s jadrom a obalom dopované Fe-N, porézne nanosféry oxidu cínu s dutým uhlíkom a iné duté štruktúry.

Vďaka svojim vynikajúcim vlastnostiam spojeným s magickou dutou a poréznou štruktúrou je elektrolyt vystavený väčšej elektrochemickej aktivite a zároveň výrazne podporuje iónovú mobilitu elektrolytu, aby sa dosiahlo efektívne ukladanie energie.

Globálna obnoviteľná energia naďalej rastie, čo podporuje rozvoj technológie skladovania energie.

V súčasnosti ju možno podľa rôznych spôsobov skladovania energie rozdeliť na fyzické skladovanie energie a elektrochemické skladovanie energie.

Elektrochemické skladovanie energie spĺňa vývojové štandardy dnešnej novej technológie skladovania energie vďaka svojim výhodám vysokej bezpečnosti, nízkej cene, flexibilnému použitiu a vysokej účinnosti.

Podľa rôznych procesov elektrochemickej reakcie zdroje elektrochemickej energie na uchovávanie energie zahŕňajú hlavne superkondenzátory, olovené batérie, palivové batérie, nikel-metal hydridové batérie, sodno-sírové batérie a lítium-iónové batérie.

V technológii skladovania energie prilákali flexibilné elektródové materiály mnohé výskumné záujmy vedcov kvôli ich rôznorodosti dizajnu, flexibilite, nízkym nákladom a vlastnostiam ochrany životného prostredia.

Uhlíkové materiály majú špeciálnu termochemickú stabilitu, dobrú elektrickú vodivosť, vysokú pevnosť a nezvyčajné mechanické vlastnosti, čo z nich robí sľubné elektródy pre lítium-iónové batérie a sodíkovo-iónové batérie.

Superkondenzátory sa dajú rýchlo nabíjať a vybíjať za podmienok vysokého prúdu a majú životnosť viac ako 100 000-krát.Sú novým typom špeciálneho elektrochemického napájacieho zdroja energie medzi kondenzátormi a batériami.

Superkondenzátory sa vyznačujú vysokou hustotou výkonu a vysokou mierou premeny energie, ale ich hustota energie je nízka, sú náchylné na samovybíjanie a pri nesprávnom použití sú náchylné na únik elektrolytu.

Aj keď má palivový článok vlastnosti nenabíjania, veľkú kapacitu, vysokú špecifickú kapacitu a široký rozsah špecifického výkonu, jeho vysoká prevádzková teplota, vysoká cena a nízka účinnosť premeny energie ho robia dostupným iba v procese komercializácie.používané v určitých kategóriách.

Olovené batérie majú výhody nízkej ceny, vyspelej technológie a vysokej bezpečnosti a sú široko používané v signálnych základňových staniciach, elektrických bicykloch, automobiloch a skladovaní energie zo siete.Krátke dosky, ktoré znečisťujú životné prostredie, nemôžu spĺňať čoraz vyššie požiadavky a normy pre akumulátory energie.

Batérie Ni-MH sa vyznačujú silnou všestrannosťou, nízkou výhrevnosťou, veľkou kapacitou monoméru a stabilnými charakteristikami vybíjania, ale ich hmotnosť je relatívne veľká a existuje veľa problémov v riadení série batérií, ktoré môžu ľahko viesť k roztaveniu jedného oddeľovače batérií.