Energija, kao materijalna osnova napretka ljudske civilizacije, oduvijek je imala važnu ulogu.To je nezaobilazno jamstvo za razvoj ljudskog društva.Zajedno s vodom, zrakom i hranom čini nužne uvjete za ljudski opstanak i izravno utječe na ljudski život..

Razvoj energetske industrije doživio je dvije velike transformacije iz “ere” drva za ogrjev u “eru” ugljena, a potom iz “ere” ugljena u “eru” nafte.Sada se počelo mijenjati iz "ere" nafte u "eru" promjena obnovljivih izvora energije.

Od ugljena kao glavnog izvora početkom 19. stoljeća do nafte kao glavnog izvora sredinom 20. stoljeća, ljudi koriste fosilnu energiju u velikim razmjerima više od 200 godina.Međutim, globalna energetska struktura kojom dominira fosilna energija više nije daleko od iscrpljivanja fosilne energije.

Tri tradicionalna fosilna energetska ekonomska nositelja ugljena, nafte i prirodnog plina bit će ubrzano iscrpljena u novom stoljeću, au procesu korištenja i izgaranja uzrokovat će i efekt staklenika, generirati veliku količinu onečišćujućih tvari i zagađivati okoliš.

Stoga je prijeko potrebno smanjiti ovisnost o fosilnoj energiji, promijeniti postojeću neracionalnu strukturu korištenja energije te tražiti čistu i nezagađenu novu obnovljivu energiju.

Trenutačno obnovljiva energija uglavnom uključuje energiju vjetra, energiju vodika, solarnu energiju, energiju biomase, energiju plime i oseke i geotermalnu energiju itd., a energija vjetra i solarna energija trenutno su žarišta istraživanja diljem svijeta.

Međutim, još uvijek je relativno teško postići učinkovitu pretvorbu i skladištenje različitih obnovljivih izvora energije, pa je stoga teško i njihovo učinkovito korištenje.

U ovom slučaju, kako bi se ostvarila učinkovita upotreba nove obnovljive energije od strane ljudi, potrebno je razviti prikladnu i učinkovitu novu tehnologiju skladištenja energije, koja je također vruća točka u trenutnim društvenim istraživanjima.

Trenutačno se litij-ionske baterije, kao jedne od najučinkovitijih sekundarnih baterija, naširoko koriste u raznim elektroničkim uređajima, transportu, zrakoplovstvu i drugim područjima., izgledi za razvoj su teži.

Fizikalna i kemijska svojstva natrija i litija su slična, a ima učinak skladištenja energije.Zbog svog bogatog sadržaja, ravnomjerne distribucije izvora natrija i niske cijene, koristi se u tehnologiji skladištenja energije velikih razmjera, koja ima karakteristike niske cijene i visoke učinkovitosti.

Materijali pozitivne i negativne elektrode natrijevih ionskih baterija uključuju slojevite spojeve prijelaznih metala, polianione, fosfate prijelaznih metala, nanočestice jezgre i ljuske, metalne spojeve, tvrdi ugljik itd.

Kao element s iznimno velikim rezervama u prirodi, ugljik je jeftin i lako ga je dobiti, a stekao je veliku popularnost kao anodni materijal za natrij-ionske baterije.

Prema stupnju grafitizacije, ugljični materijali se mogu podijeliti u dvije kategorije: grafitni ugljik i amorfni ugljik.

Tvrdi ugljik, koji pripada amorfnom ugljiku, pokazuje specifični kapacitet skladištenja natrija od 300 mAh/g, dok je ugljične materijale s višim stupnjem grafitizacije teško zadovoljiti komercijalnu upotrebu zbog velike površine i jake uređenosti.

Stoga se u praktičnim istraživanjima uglavnom koriste negrafitni tvrdi ugljični materijali.

Kako bi se dodatno poboljšala izvedba anodnih materijala za natrij-ionske baterije, hidrofilnost i vodljivost ugljičnih materijala mogu se poboljšati pomoću ionskog dopiranja ili spoja, što može poboljšati izvedbu pohrane energije ugljičnih materijala.

Kao materijal negativne elektrode natrijeve ionske baterije, metalni spojevi su uglavnom dvodimenzionalni metalni karbidi i nitridi.Osim izvrsnih karakteristika dvodimenzionalnih materijala, oni ne samo da mogu pohraniti natrijeve ione adsorpcijom i interkalacijom, već se i kombinirati s natrijem. Kombinacija iona stvara kapacitet kroz kemijske reakcije za pohranu energije, čime se uvelike poboljšava učinak pohrane energije.

Zbog visoke cijene i poteškoća u dobivanju metalnih spojeva, ugljični materijali su još uvijek glavni anodni materijali za natrij-ionske baterije.

Uspon slojevitih spojeva prijelaznih metala je nakon otkrića grafena.Trenutno, dvodimenzionalni materijali koji se koriste u natrij-ionskim baterijama uglavnom uključuju slojeviti NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4, itd. na bazi natrija.

Polianionski materijali pozitivnih elektroda prvi su se koristili u pozitivnim elektrodama litij-ionskih baterija, a kasnije su korišteni u natrij-ionskim baterijama.Važni reprezentativni materijali uključuju kristale olivina kao što su NaMnPO4 i NaFePO4.

Fosfat prijelaznog metala izvorno se koristio kao materijal pozitivne elektrode u litij-ionskim baterijama.Proces sinteze je relativno zreo i postoji mnogo kristalnih struktura.

Fosfat, kao trodimenzionalna struktura, gradi okvirnu strukturu koja je pogodna za deinterkalaciju i interkalaciju natrijevih iona, a zatim dobiva natrij-ionske baterije s izvrsnim performansama skladištenja energije.

Materijal strukture jezgre i ljuske nova je vrsta anodnog materijala za natrij-ionske baterije koji se pojavio tek posljednjih godina.Na temelju izvornih materijala, ovaj materijal je postigao šuplju strukturu kroz izuzetan strukturni dizajn.

Češći materijali za strukturu jezgre i ljuske uključuju šuplje nanokocke kobalt selenida, nanosfere natrijeva vanadata jezgre i ljuske dopirane Fe-N, porozne ugljične šuplje nanosfere kositrenog oksida i druge šuplje strukture.

Zbog svojih izvrsnih karakteristika, zajedno s čarobnom šupljom i poroznom strukturom, elektrolit je izložen više elektrokemijske aktivnosti, a u isto vrijeme također uvelike potiče pokretljivost iona elektrolita kako bi se postigla učinkovita pohrana energije.

Globalna obnovljiva energija nastavlja rasti, promičući razvoj tehnologije skladištenja energije.

Trenutno se, prema različitim metodama pohrane energije, može podijeliti na fizičko pohranjivanje energije i elektrokemijsko pohranjivanje energije.

Elektrokemijsko skladištenje energije zadovoljava razvojne standarde današnje nove tehnologije skladištenja energije zbog svojih prednosti visoke sigurnosti, niske cijene, fleksibilne upotrebe i visoke učinkovitosti.

Prema različitim procesima elektrokemijske reakcije, izvori energije za pohranu elektrokemijske energije uglavnom uključuju superkondenzatore, olovne baterije, baterije za napajanje gorivom, nikal-metal-hidridne baterije, natrij-sumporne baterije i litij-ionske baterije.

U tehnologiji pohranjivanja energije, materijali savitljivih elektroda privukli su mnoge istraživačke interese znanstvenika zbog svoje raznolikosti dizajna, fleksibilnosti, niske cijene i karakteristika zaštite okoliša.

Ugljikovi materijali imaju posebnu termokemijsku stabilnost, dobru električnu vodljivost, visoku čvrstoću i neobična mehanička svojstva, što ih čini obećavajućim elektrodama za litij-ionske baterije i natrij-ionske baterije.

Superkondenzatori se mogu brzo puniti i prazniti pod uvjetima visoke struje i imaju ciklus od više od 100.000 puta.Oni su nova vrsta posebnog elektrokemijskog napajanja za pohranu energije između kondenzatora i baterija.

Superkondenzatori imaju karakteristike velike gustoće snage i visoke stope pretvorbe energije, ali njihova gustoća energije je niska, skloni su samopražnjenju i skloni su curenju elektrolita kada se koriste nepravilno.

Iako gorivna energetska ćelija ima karakteristike bez punjenja, velikog kapaciteta, visokog specifičnog kapaciteta i širokog specifičnog raspona snage, njena visoka radna temperatura, visoka cijena i niska učinkovitost pretvorbe energije čine je dostupnom samo u procesu komercijalizacije.koristi u određenim kategorijama.

Olovne baterije imaju prednosti niske cijene, zrele tehnologije i visoke sigurnosti, a naširoko su korištene u signalnim baznim stanicama, električnim biciklima, automobilima i mrežnom skladištenju energije.Kratke ploče koje zagađuju okoliš ne mogu zadovoljiti sve veće zahtjeve i standarde za baterije za pohranu energije.

Ni-MH baterije imaju karakteristike snažne svestranosti, niske kalorične vrijednosti, velikog kapaciteta monomera i stabilnih karakteristika pražnjenja, ali njihova je težina relativno velika i postoje mnogi problemi u upravljanju serijama baterija, što može lako dovesti do taljenja pojedinačnih baterija. separatori baterija.