Energija, kaip materialus žmogaus civilizacijos progreso pagrindas, visada vaidino svarbų vaidmenį.Tai yra nepakeičiama žmonių visuomenės vystymosi garantija.Kartu su vandeniu, oru ir maistu jis sudaro būtinas sąlygas žmogui išgyventi ir tiesiogiai veikia žmogaus gyvenimą..

Energetikos pramonės plėtra patyrė du pagrindinius pokyčius – nuo ​​malkų „eros“ į anglies „erą“, o vėliau iš anglies „eros“ į naftos „erą“.Dabar ji pradėjo keistis nuo naftos „eros“ į atsinaujinančios energijos kaitos „erą“.

Nuo anglies, kaip pagrindinio šaltinio XIX amžiaus pradžioje, iki naftos, kaip pagrindinio šaltinio XX amžiaus viduryje, žmonės iškastinę energiją naudojo plačiu mastu daugiau nei 200 metų.Tačiau dėl pasaulinės energijos struktūros, kurioje dominuoja iškastinė energija, ji nebėra toli nuo iškastinės energijos išeikvojimo.

Trys tradicinės iškastinės energijos ekonominiai nešėjai, kuriuos atstovauja anglis, nafta ir gamtinės dujos, naujajame amžiuje sparčiai išeikvos, o naudojimo ir deginimo procese taip pat sukels šiltnamio efektą, generuos daug teršalų, terš aplinka.

Todėl būtina mažinti priklausomybę nuo iškastinės energijos, keisti esamą neracionalią energijos naudojimo struktūrą ir ieškoti švarios ir neteršiančios naujos atsinaujinančios energijos.

Šiuo metu atsinaujinanti energija daugiausia apima vėjo energiją, vandenilio energiją, saulės energiją, biomasės energiją, potvynių ir atoslūgių energiją ir geoterminę energiją ir kt., o vėjo energija ir saulės energija yra dabartiniai mokslinių tyrimų taškai visame pasaulyje.

Tačiau vis dar gana sunku pasiekti efektyvų įvairių atsinaujinančių energijos šaltinių konversiją ir saugojimą, todėl sunku juos efektyviai panaudoti.

Šiuo atveju, norint realizuoti efektyvų naujos atsinaujinančios energijos panaudojimą žmonėms, būtina sukurti patogią ir efektyvią naują energijos kaupimo technologiją, kuri taip pat yra aktuali dabartinių socialinių tyrimų vieta.

Šiuo metu ličio jonų baterijos, kaip vienos efektyviausių antrinių baterijų, plačiai naudojamos įvairiuose elektroniniuose prietaisuose, transporte, aviacijos ir kitose srityse., plėtros perspektyvos yra sunkesnės.

Natrio ir ličio fizinės ir cheminės savybės yra panašios, turi energijos kaupimo efektą.Dėl turtingo kiekio, vienodo natrio šaltinio pasiskirstymo ir mažos kainos jis naudojamas didelio masto energijos kaupimo technologijoje, kuri pasižymi mažomis sąnaudomis ir dideliu efektyvumu.

Natrio jonų baterijų teigiamos ir neigiamos elektrodų medžiagos apima sluoksniuotus pereinamojo metalo junginius, polianijonus, pereinamojo metalo fosfatus, šerdies ir apvalkalo nanodaleles, metalų junginius, kietąją anglį ir kt.

Kaip elementas, turintis itin gausių atsargų gamtoje, anglis yra pigi ir lengvai gaunama, ji sulaukė didelio pripažinimo kaip natrio jonų akumuliatorių anodo medžiaga.

Pagal grafitizacijos laipsnį anglies medžiagas galima suskirstyti į dvi kategorijas: grafitinę anglį ir amorfinę anglį.

Kietosios anglies, kuri priklauso amorfinei angliei, specifinė natrio talpa yra 300 mAh/g, o anglies medžiagas su didesniu grafitizacijos laipsniu sunku pritaikyti komerciniam naudojimui dėl didelio paviršiaus ploto ir tvirtos tvarkos.

Todėl praktiniuose tyrimuose daugiausia naudojamos ne grafito kietosios anglies medžiagos.

Siekiant dar labiau pagerinti natrio jonų baterijų anodo medžiagų veikimą, anglies medžiagų hidrofiliškumą ir laidumą galima pagerinti naudojant jonų legiravimą arba mišinį, o tai gali pagerinti anglies medžiagų energijos kaupimo efektyvumą.

Kaip neigiama natrio jonų akumuliatoriaus elektrodo medžiaga, metalų junginiai daugiausia yra dvimačiai metalų karbidai ir nitridai.Be puikių dvimačių medžiagų charakteristikų, jos gali ne tik kaupti natrio jonus adsorbcijos ir interkalacijos būdu, bet ir derintis su natriu. Jonų derinys per chemines reakcijas generuoja talpą energijos kaupimui, taip labai pagerindamas energijos kaupimo efektą.

Dėl didelių sąnaudų ir sudėtingumo gauti metalų junginius anglies medžiagos vis dar yra pagrindinės natrio jonų baterijų anodo medžiagos.

Sluoksniuotų pereinamųjų metalų junginių atsiradimas įvyko po grafeno atradimo.Šiuo metu natrio jonų baterijose naudojamos dvimatės medžiagos daugiausia apima natrio pagrindu pagamintus sluoksniuotus NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4 ir kt.

Polianijoninės teigiamos elektrodų medžiagos pirmiausia buvo naudojamos ličio jonų akumuliatorių teigiamuose elektroduose, o vėliau buvo panaudotos natrio jonų akumuliatoriuose.Svarbios reprezentacinės medžiagos yra olivino kristalai, tokie kaip NaMnPO4 ir NaFePO4.

Pereinamojo metalo fosfatas iš pradžių buvo naudojamas kaip teigiamas elektrodas ličio jonų akumuliatoriuose.Sintezės procesas yra gana subrendęs ir yra daug kristalų struktūrų.

Fosfatas, kaip trimatė struktūra, sukuria karkasinę struktūrą, kuri yra palanki natrio jonų deinterkalacijai ir interkalacijai, o tada gauna natrio jonų baterijas, pasižyminčias puikiomis energijos kaupimo savybėmis.

Šerdies ir apvalkalo struktūros medžiaga yra nauja natrio jonų baterijų anodo medžiaga, kuri atsirado tik pastaraisiais metais.Remiantis originaliomis medžiagomis, ši medžiaga turi tuščiavidurę struktūrą dėl išskirtinio konstrukcijos dizaino.

Dažniausios šerdies ir apvalkalo struktūros medžiagos yra tuščiaviduriai kobalto selenido nanokubeliai, Fe-N kartu legiruotos šerdies ir apvalkalo natrio vanadato nanosferos, porėtos anglies tuščiavidurės alavo oksido nanosferos ir kitos tuščiavidurės struktūros.

Dėl puikių savybių, kartu su magiška tuščiaviduria ir porėta struktūra, elektrolitas veikia daugiau elektrocheminio aktyvumo, o tuo pačiu labai skatina elektrolito jonų mobilumą, kad būtų galima efektyviai kaupti energiją.

Pasaulinė atsinaujinančių išteklių energija ir toliau auga, skatinant energijos kaupimo technologijų plėtrą.

Šiuo metu pagal skirtingus energijos kaupimo būdus jį galima suskirstyti į fizinį energijos kaupimą ir elektrocheminį energijos kaupimą.

Elektrocheminis energijos kaupimas atitinka šiuolaikinės naujos energijos kaupimo technologijos kūrimo standartus dėl didelio saugumo, mažos kainos, lankstaus naudojimo ir didelio efektyvumo privalumų.

Pagal skirtingus elektrocheminių reakcijų procesus elektrocheminiai energijos kaupimo energijos šaltiniai daugiausia apima superkondensatorius, švino rūgšties baterijas, kuro energijos baterijas, nikelio-metalo hidrido baterijas, natrio-sieros baterijas ir ličio jonų baterijas.

Energijos kaupimo technologijoje lanksčios elektrodų medžiagos sulaukė daugelio mokslininkų mokslinių tyrimų susidomėjimo dėl savo dizaino įvairovės, lankstumo, mažų sąnaudų ir aplinkos apsaugos savybių.

Anglies medžiagos pasižymi ypatingu termocheminiu stabilumu, geru elektros laidumu, dideliu stiprumu ir neįprastomis mechaninėmis savybėmis, todėl jos yra perspektyvūs ličio jonų ir natrio jonų akumuliatorių elektrodai.

Superkondensatoriai gali būti greitai įkraunami ir iškraunami esant didelės srovės sąlygoms, o jų ciklas yra daugiau nei 100 000 kartų.Tai naujo tipo specialus elektrocheminis energijos kaupimo maitinimo šaltinis tarp kondensatorių ir baterijų.

Superkondensatoriai turi didelio galios tankio ir didelio energijos konvertavimo greičio charakteristikas, tačiau jų energijos tankis yra mažas, jie linkę savaime išsikrauti, o netinkamai naudojant juos gali nutekėti elektrolitas.

Nors kuro galios elementas pasižymi be įkrovimo, didelės talpos, didelės specifinės talpos ir plataus specifinio galios diapazono, dėl aukštos darbinės temperatūros, didelės savikainos ir mažo energijos konversijos efektyvumo jį galima naudoti tik komercializavimo procese.naudojami tam tikrose kategorijose.

Švino rūgšties akumuliatoriai turi mažų sąnaudų, pažangių technologijų ir didelio saugumo pranašumus ir yra plačiai naudojami signalų bazinėse stotyse, elektriniuose dviračiuose, automobiliuose ir tinklo energijos kaupime.Trumpos plokštės, pavyzdžiui, teršiančios aplinką, negali atitikti vis aukštesnių energijos kaupimo baterijų reikalavimų ir standartų.

Ni-MH baterijos pasižymi dideliu universalumu, mažu kaloringumu, didele monomero talpa ir stabiliomis iškrovimo charakteristikomis, tačiau jų svoris yra palyginti didelis, o baterijų serijų valdyme yra daug problemų, dėl kurių gali lengvai ištirpti vienas baterijų separatoriai.