A enerxía, como base material para o progreso da civilización humana, sempre xogou un papel importante.É unha garantía indispensable para o desenvolvemento da sociedade humana.Xunto coa auga, o aire e os alimentos, constitúe as condicións necesarias para a supervivencia humana e afecta directamente á vida humana..

O desenvolvemento da industria enerxética sufriu dúas grandes transformacións desde a "era" da leña á "era" do carbón, e despois da "era" do carbón á "era" do petróleo.Agora comezou a cambiar da "era" do petróleo á "era" do cambio das enerxías renovables.

Desde o carbón como fonte principal a principios do século XIX ata o petróleo como fonte principal a mediados do século XX, os humanos utilizaron a enerxía fósil a gran escala durante máis de 200 anos.Porén, a estrutura enerxética global dominada pola enerxía fósil fai que non sexa máis lonxe do esgotamento da enerxía fósil.

Os tres portadores económicos de enerxía fósil tradicionais representados polo carbón, o petróleo e o gas natural esgotaranse rapidamente no novo século e, no proceso de uso e combustión, tamén provocará o efecto invernadoiro, xerará unha gran cantidade de contaminantes e contaminará. o medioambiente.

Polo tanto, é imperativo reducir a dependencia da enerxía fósil, cambiar a estrutura de uso irracional da enerxía existente e buscar novas enerxías renovables limpas e libres de contaminación.

Na actualidade, as enerxías renovables inclúen principalmente a enerxía eólica, a enerxía do hidróxeno, a enerxía solar, a enerxía da biomasa, a enerxía mareomotriz e a enerxía xeotérmica, etc., e a enerxía eólica e solar son focos de investigación actuais en todo o mundo.

Non obstante, aínda é relativamente difícil conseguir unha conversión e almacenamento eficientes de varias fontes de enerxía renovables, polo que é difícil utilizalas de forma eficaz.

Neste caso, para realizar a utilización efectiva das novas enerxías renovables por parte dos seres humanos, é necesario desenvolver unha nova tecnoloxía de almacenamento de enerxía conveniente e eficiente, que tamén é un punto quente na investigación social actual.

Na actualidade, as baterías de ión-litio, como unha das baterías secundarias máis eficientes, foron amplamente utilizadas en varios dispositivos electrónicos, transporte, aeroespacial e outros campos., as perspectivas de desenvolvemento son máis difíciles.

As propiedades físicas e químicas do sodio e do litio son similares e ten un efecto de almacenamento de enerxía.Debido ao seu rico contido, distribución uniforme da fonte de sodio e baixo prezo, úsase na tecnoloxía de almacenamento de enerxía a gran escala, que ten as características de baixo custo e alta eficiencia.

Os materiais de electrodos positivos e negativos das baterías de iones de sodio inclúen compostos de metais de transición en capas, polianións, fosfatos de metais de transición, nanopartículas de núcleo, compostos metálicos, carbono duro, etc.

Como elemento con reservas extremadamente abundantes na natureza, o carbono é barato e fácil de obter, e gañou moito recoñecemento como material de ánodo para baterías de iones de sodio.

Segundo o grao de grafitización, os materiais de carbono pódense dividir en dúas categorías: carbono grafitico e carbono amorfo.

O carbono duro, que pertence ao carbono amorfo, presenta unha capacidade específica de almacenamento de sodio de 300 mAh/g, mentres que os materiais de carbono cun maior grao de grafitización son difíciles de satisfacer o seu uso comercial debido á súa gran superficie e á súa orde forte.

Polo tanto, os materiais de carbono duro non grafito utilízanse principalmente na investigación práctica.

Co fin de mellorar aínda máis o rendemento dos materiais de ánodo para baterías de ións de sodio, a hidrofilia e a condutividade dos materiais de carbono poden mellorarse mediante dopaxe iónica ou composición, o que pode mellorar o rendemento de almacenamento de enerxía dos materiais de carbono.

Como material do electrodo negativo da batería de iones de sodio, os compostos metálicos son principalmente carburos e nitruros metálicos bidimensionais.Ademais das excelentes características dos materiais bidimensionais, non só poden almacenar ións de sodio por adsorción e intercalación, senón que tamén se combinan con sodio. A combinación de ións xera capacitancia mediante reaccións químicas para o almacenamento de enerxía, mellorando así moito o efecto de almacenamento de enerxía.

Debido ao alto custo e á dificultade para obter compostos metálicos, os materiais de carbono seguen sendo os principais materiais de ánodo para as baterías de iones de sodio.

O aumento dos compostos de metais de transición en capas ocorre despois do descubrimento do grafeno.Na actualidade, os materiais bidimensionais utilizados nas baterías de iones de sodio inclúen principalmente NaxMO4 en capas a base de sodio, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4, etc.

Os materiais de electrodos positivos polianiónicos empregáronse por primeira vez nos electrodos positivos das baterías de ión-litio, e posteriormente empregáronse nas baterías de ións de sodio.Os materiais representativos importantes inclúen cristais de olivina como NaMnPO4 e NaFePO4.

O fosfato de metal de transición utilizouse orixinalmente como material de electrodo positivo nas baterías de iones de litio.O proceso de síntese é relativamente maduro e hai moitas estruturas cristalinas.

O fosfato, como estrutura tridimensional, constrúe unha estrutura de armazón que favorece a desintercalación e intercalación de ións de sodio, e despois obtén baterías de ións de sodio cun excelente rendemento de almacenamento de enerxía.

O material de estrutura núcleo-copa é un novo tipo de material de ánodo para baterías de ións de sodio que só xurdiu nos últimos anos.Baseándose nos materiais orixinais, este material conseguiu unha estrutura oca mediante un deseño estrutural exquisito.

Os materiais de estrutura de núcleo-cuberta máis comúns inclúen nanocubos de seleniuro de cobalto ocos, nanoesferas de vanadato sódico de núcleo e envoltura co-dopadas con Fe-N, nanoesferas porosas de óxido de estaño oco de carbono e outras estruturas ocas.

Debido ás súas excelentes características, xunto coa estrutura máxica oca e porosa, exponse máis actividade electroquímica ao electrólito e, ao mesmo tempo, tamén promove moito a mobilidade iónica do electrólito para conseguir un almacenamento eficiente de enerxía.

A enerxía renovable global segue en aumento, promovendo o desenvolvemento da tecnoloxía de almacenamento de enerxía.

Na actualidade, segundo diferentes métodos de almacenamento de enerxía, pódese dividir en almacenamento de enerxía física e almacenamento de enerxía electroquímica.

O almacenamento de enerxía electroquímica cumpre os estándares de desenvolvemento da nova tecnoloxía de almacenamento de enerxía actual debido ás súas vantaxes de alta seguridade, baixo custo, uso flexible e alta eficiencia.

Segundo os diferentes procesos de reacción electroquímica, as fontes de enerxía de almacenamento de enerxía electroquímica inclúen principalmente supercondensadores, baterías de chumbo-ácido, baterías de enerxía de combustible, baterías de níquel-hidruro metálico, baterías de xofre de sodio e baterías de ión-litio.

Na tecnoloxía de almacenamento de enerxía, os materiais de electrodos flexibles atraeron os intereses de investigación de moitos científicos debido á súa diversidade de deseño, flexibilidade, baixo custo e características de protección ambiental.

Os materiais de carbono teñen unha estabilidade termoquímica especial, boa condutividade eléctrica, alta resistencia e propiedades mecánicas pouco habituais, o que os converte en electrodos prometedores para baterías de iones de litio e baterías de iones de sodio.

Os supercondensadores pódense cargar e descargar rapidamente en condicións de alta corrente e teñen un ciclo de vida de máis de 100.000 veces.Son un novo tipo de fonte de enerxía especial de almacenamento de enerxía electroquímica entre capacitores e baterías.

Os supercondensadores teñen as características de alta densidade de enerxía e alta taxa de conversión de enerxía, pero a súa densidade de enerxía é baixa, son propensos á autodescarga e son propensos a fugas de electrólitos cando se usan de forma inadecuada.

Aínda que a pila de enerxía de combustible ten as características de non cargar, gran capacidade, alta capacidade específica e amplo rango de potencia específica, a súa alta temperatura de funcionamento, alto prezo de custo e baixa eficiencia de conversión de enerxía fan que só estea dispoñible no proceso de comercialización.usado en determinadas categorías.

As baterías de chumbo-ácido teñen as vantaxes de ser baixo custo, tecnoloxía madura e alta seguridade, e foron amplamente utilizadas en estacións base de sinal, bicicletas eléctricas, automóbiles e almacenamento de enerxía da rede.As placas curtas, como a contaminación do medio ambiente, non poden cumprir os requisitos e estándares cada vez máis elevados para as baterías de almacenamento de enerxía.

As baterías de Ni-MH teñen as características de gran versatilidade, baixo poder calorífico, gran capacidade de monómero e características de descarga estables, pero o seu peso é relativamente grande e hai moitos problemas na xestión da serie de baterías, que poden levar facilmente á fusión dunha soa batería. separadores de baterías.