Az energia, mint az emberi civilizáció fejlődésének anyagi alapja, mindig is fontos szerepet játszott.Az emberi társadalom fejlődésének elengedhetetlen garanciája.Vízzel, levegővel és élelemmel együtt az emberi túléléshez szükséges feltételeket alkotja, és közvetlenül befolyásolja az emberi életet..

Az energiaipar fejlődése két nagy átalakuláson ment keresztül a tűzifa „korszakától” a szén „korszakáig”, majd a szén „korszakától” az olaj „korszakáig”.Most az olaj „korszakából” a megújuló energiák változásának „korszaka” kezdett átállni.

A 19. század eleji széntől a fő forrásig az olajig, mint a 20. század közepén, az emberek több mint 200 éve használják nagy léptékben a fosszilis energiát.A fosszilis energia által uralt globális energiastruktúra azonban már nem távolítja el a fosszilis energia kimerülését.

A három hagyományos fosszilis energia-gazdasági hordozó, a szén, a kőolaj és a földgáz az új évszázadban gyorsan kimerül, a felhasználás és az égés során üvegházhatást is okoz, nagy mennyiségű szennyezőanyagot termel, szennyezi. a környezet.

Ezért elengedhetetlen a fosszilis energiától való függés csökkentése, a meglévő irracionális energiafelhasználási struktúra megváltoztatása, valamint a tiszta és szennyezésmentes új megújuló energia keresésére.

Jelenleg a megújuló energia főként a szélenergiát, a hidrogénenergiát, a napenergiát, a biomassza-energiát, az árapályenergiát és a geotermikus energiát stb. foglalja magában, a szélenergia és a napenergia pedig világszerte aktuális kutatási központok.

A különféle megújuló energiaforrások hatékony átalakítása és tárolása azonban továbbra is viszonylag nehezen valósítható meg, ami megnehezíti azok hatékony hasznosítását.

Ebben az esetben az új megújuló energia hatékony emberi hasznosításának megvalósításához kényelmes és hatékony új energiatárolási technológia kidolgozására van szükség, amely a jelenlegi társadalomkutatásban is forró pont.

Jelenleg a lítium-ion akkumulátorokat, mint az egyik leghatékonyabb másodlagos akkumulátort, széles körben használják különféle elektronikai eszközökben, szállításban, repülésben és más területeken., a fejlődési kilátások nehezebbek.

A nátrium és a lítium fizikai és kémiai tulajdonságai hasonlóak, energiatároló hatása is van.Gazdag tartalma, egyenletes nátriumforrás eloszlása ​​és alacsony ára miatt nagyüzemi energiatárolási technológiában alkalmazzák, melynek jellemzői az alacsony költség és a nagy hatékonyság.

A nátriumion akkumulátorok pozitív és negatív elektródjai közé tartoznak a réteges átmenetifém-vegyületek, polianionok, átmenetifém-foszfátok, mag-héj nanorészecskék, fémvegyületek, keményszén stb.

A természetben rendkívül bőséges készletekkel rendelkező elemként a szén olcsó és könnyen beszerezhető, és a nátrium-ion akkumulátorok anódanyagaként is nagy elismerésre tett szert.

A grafitosítás mértéke szerint a szénanyagok két kategóriába sorolhatók: grafitos szén és amorf szén.

Az amorf szénhez tartozó kemény szén nátriumtároló fajlagos kapacitása 300 mAh/g, míg a nagyobb grafitosodási fokú szénanyagok nagy felületük és erős rendezettségük miatt nehezen teljesíthetők a kereskedelmi forgalomban.

Ezért a gyakorlati kutatások során elsősorban nem grafit kemény szén anyagokat használnak.

A nátrium-ion akkumulátorok anódanyagainak teljesítményének további javítása érdekében a szénanyagok hidrofilitása és vezetőképessége ionadalékolással vagy kompaundálással javítható, ami javíthatja a szénanyagok energiatárolási teljesítményét.

A nátrium-ion akkumulátor negatív elektród anyagaként a fémvegyületek főként kétdimenziós fémkarbidok és nitridek.A kétdimenziós anyagok kiváló tulajdonságai mellett nem csak adszorpcióval és interkalációval képesek nátriumionokat tárolni, hanem nátriummal is kombinálhatók Az ionok kombinációja kémiai reakciók révén kapacitást generál az energia tárolására, ezáltal nagymértékben javítja az energiatároló hatást.

A magas költségek és a fémvegyületek előállítási nehézségei miatt a szén-anyagok még mindig a fő anódanyagok a nátrium-ion akkumulátorok számára.

A réteges átmenetifém-vegyületek megjelenése a grafén felfedezése után következett be.Jelenleg a nátrium-ion akkumulátorokban használt kétdimenziós anyagok elsősorban a nátrium alapú rétegelt NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4 stb.

A polianionos pozitív elektródákat először lítium-ion akkumulátor pozitív elektródákban használták, majd később nátrium-ion akkumulátorokban.A fontos reprezentatív anyagok közé tartoznak az olivin kristályok, például a NaMnPO4 és a NaFePO4.

Az átmeneti fém-foszfátot eredetileg pozitív elektród anyagként használták lítium-ion akkumulátorokban.A szintézis folyamat viszonylag érett, és sok kristályszerkezet létezik.

A foszfát, mint háromdimenziós szerkezet, olyan vázszerkezetet épít fel, amely elősegíti a nátriumionok deinterkalációját és interkalációját, majd kiváló energiatárolási teljesítményű nátrium-ion akkumulátorokat kap.

A mag-héj szerkezetű anyag a nátrium-ion akkumulátorok új típusú anódanyaga, amely csak az elmúlt években jelent meg.Az eredeti anyagok alapján ez az anyag üreges szerkezetet ért el a remek szerkezeti kialakítás révén.

A leggyakoribb mag-héj szerkezetű anyagok közé tartoznak az üreges kobalt-szelenid nanokockák, a Fe-N-vel együtt adalékolt mag-héj nátrium-vanadát nanogömbök, a porózus szén üreges ón-oxid nanogömbök és más üreges szerkezetek.

Kiváló tulajdonságainak köszönhetően a varázslatos üreges és porózus szerkezettel párosulva több elektrokémiai aktivitás éri az elektrolitot, ugyanakkor nagyban elősegíti az elektrolit ionmobilitását is a hatékony energiatárolás érdekében.

A globális megújuló energia továbbra is emelkedik, elősegítve az energiatárolási technológia fejlődését.

Jelenleg a különböző energiatárolási módszerek szerint fizikai energiatárolásra és elektrokémiai energiatárolásra osztható.

Az elektrokémiai energiatárolás megfelel a mai új energiatárolási technológia fejlesztési szabványainak a magas biztonság, az alacsony költség, a rugalmas felhasználás és a nagy hatásfok előnyei miatt.

Különböző elektrokémiai reakciófolyamatok szerint az elektrokémiai energiatároló energiaforrások főként szuperkondenzátorokat, ólom-savas akkumulátorokat, üzemanyag-akkumulátorokat, nikkel-fémhidrid akkumulátorokat, nátrium-kén akkumulátorokat és lítium-ion akkumulátorokat foglalnak magukban.

Az energiatárolási technológiában a rugalmas elektródaanyagok sok tudós kutatási érdeklődését vonzották tervezési sokféleségük, rugalmasságuk, alacsony költségük és környezetvédelmi jellemzőik miatt.

A szénanyagok különleges termokémiai stabilitással, jó elektromos vezetőképességgel, nagy szilárdsággal és szokatlan mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, így ígéretes elektródák a lítium-ion akkumulátorokhoz és nátrium-ion akkumulátorokhoz.

A szuperkondenzátorok gyorsan feltölthetők és kisüthetők nagy áramviszonyok mellett, és élettartamuk több mint 100 000-szer.Ezek egy új típusú speciális elektrokémiai energiatároló tápegység a kondenzátorok és az akkumulátorok között.

A szuperkondenzátorok jellemzői a nagy teljesítménysűrűség és a nagy energiaátalakítási sebesség, de energiasűrűségük alacsony, hajlamosak az önkisülésre, és nem megfelelő használat esetén hajlamosak az elektrolit szivárgására.

Bár az üzemanyagcella jellemzői a töltés nélküliség, a nagy kapacitású, a nagy fajlagos kapacitás és a széles fajlagos teljesítménytartomány, a magas üzemi hőmérséklet, a magas önköltség és az alacsony energiaátalakítási hatásfok miatt csak a kereskedelmi forgalomba hozatali folyamatban érhető el.bizonyos kategóriákban használatos.

Az ólom-savas akkumulátorok előnye az alacsony költség, a fejlett technológia és a nagy biztonság, és széles körben alkalmazzák őket jeladó bázisállomásokban, elektromos kerékpárokban, autókban és hálózati energiatárolókban.Az olyan rövid táblák, mint a környezetszennyezés, nem tudnak megfelelni az energiatároló akkumulátorokkal szemben támasztott egyre magasabb követelményeknek és szabványoknak.

A Ni-MH akkumulátorok jellemzői az erős sokoldalúság, az alacsony fűtőérték, a nagy monomer kapacitás és a stabil kisülési jellemzők, de tömegük viszonylag nagy, és sok probléma merül fel az akkumulátorsorozat kezelésében, ami könnyen az egyes elemek megolvadásához vezethet. akkumulátor-leválasztók.