Ang enerhiya, bilang materyal na batayan para sa pag-unlad ng sibilisasyon ng tao, ay palaging gumaganap ng isang mahalagang papel. Ito ay isang kailangang-kailangan na garantiya para sa pag-unlad ng lipunan ng tao. Kasama ng tubig, hangin, at pagkain, ito ay bumubuo ng mga kinakailangang kondisyon para sa kaligtasan ng tao at direktang nakakaapekto sa buhay ng tao.

Ang pag-unlad ng industriya ng enerhiya ay sumailalim sa dalawang pangunahing transpormasyon mula sa "panahon" ng panggatong patungo sa "panahon" ng karbon, at pagkatapos ay mula sa "panahon" ng karbon patungo sa "panahon" ng langis. Ngayon ay nagsimula na itong magbago mula sa "panahon" ng langis patungo sa "panahon" ng renewable energy.

Mula sa karbon bilang pangunahing pinagkukunan noong unang bahagi ng ika-19 na siglo hanggang sa langis bilang pangunahing pinagkukunan noong kalagitnaan ng ika-20 siglo, gumamit ang mga tao ng enerhiyang fossil sa malawakang saklaw sa loob ng mahigit 200 taon. Gayunpaman, ang pandaigdigang istruktura ng enerhiya na pinangungunahan ng enerhiyang fossil ay hindi na nalalayo sa pagkaubos ng enerhiyang fossil.

Ang tatlong tradisyonal na tagapagdala ng enerhiyang fossil na kinakatawan ng karbon, langis, at natural gas ay mabilis na mauubos sa bagong siglo, at sa proseso ng paggamit at pagkasunog, magdudulot din ito ng greenhouse effect, lilikha ng malaking dami ng mga pollutant, at magpaparumi sa kapaligiran.

Samakatuwid, napakahalagang bawasan ang pagdepende sa enerhiyang fossil, baguhin ang umiiral na hindi makatwirang istruktura ng paggamit ng enerhiya, at maghanap ng malinis at walang polusyon na bagong renewable energy.

Sa kasalukuyan, ang renewable energy ay pangunahing kinabibilangan ng wind energy, hydrogen energy, solar energy, biomass energy, tidal energy at geothermal energy, atbp., at ang wind energy at solar energy ay kasalukuyang mga hotspot ng pananaliksik sa buong mundo.

Gayunpaman, medyo mahirap pa rin makamit ang mahusay na conversion at pag-iimbak ng iba't ibang pinagkukunan ng renewable energy, kaya naman mahirap itong epektibong magamit.

Sa kasong ito, upang maisakatuparan ang epektibong paggamit ng mga tao ng bagong renewable energy, kinakailangang bumuo ng maginhawa at mahusay na teknolohiya sa pag-iimbak ng bagong enerhiya, na isa ring mainit na usapin sa kasalukuyang pananaliksik sa lipunan.

Sa kasalukuyan, ang mga bateryang lithium-ion, bilang isa sa mga pinaka-epektibong pangalawang baterya, ay malawakang ginagamit sa iba't ibang elektronikong aparato, transportasyon, aerospace at iba pang larangan. , ang mga prospect para sa pag-unlad ay mas mahirap.

Magkatulad ang pisikal at kemikal na katangian ng sodium at lithium, at mayroon itong epekto sa pag-iimbak ng enerhiya. Dahil sa mayaman nitong nilalaman, pantay na distribusyon ng pinagmumulan ng sodium, at mababang presyo, ginagamit ito sa malawakang teknolohiya sa pag-iimbak ng enerhiya, na may mga katangian ng mababang gastos at mataas na kahusayan.

Ang mga positibo at negatibong materyales ng elektrod ng mga baterya ng sodium ion ay kinabibilangan ng mga layered transition metal compound, polyanion, transition metal phosphate, core-shell nanoparticle, metal compound, hard carbon, atbp.

Bilang isang elemento na may napakasaganang reserba sa kalikasan, ang carbon ay mura at madaling makuha, at nakakuha ng maraming pagkilala bilang isang materyal na anode para sa mga baterya ng sodium-ion.

Ayon sa antas ng grapitisasyon, ang mga materyales na carbon ay maaaring hatiin sa dalawang kategorya: grapitikong carbon at amorpong carbon.

Ang matigas na carbon, na kabilang sa amorphous carbon, ay nagpapakita ng kapasidad na 300mAh/g para sa pag-iimbak ng sodium, habang ang mga materyales na carbon na may mas mataas na antas ng graphitization ay mahirap gamitin sa komersyo dahil sa kanilang malaking surface area at malakas na order.

Samakatuwid, ang mga materyales na matigas na carbon na hindi grapayt ay pangunahing ginagamit sa praktikal na pananaliksik.

Upang higit pang mapabuti ang pagganap ng mga materyales na anode para sa mga bateryang sodium-ion, ang hydrophilicity at conductivity ng mga materyales na carbon ay maaaring mapabuti sa pamamagitan ng ion doping o compounding, na maaaring mapahusay ang pagganap ng pag-iimbak ng enerhiya ng mga materyales na carbon.

Bilang negatibong materyal ng elektrod ng baterya ng sodium ion, ang mga metal compound ay pangunahing two-dimensional na metal carbide at nitride. Bukod sa mahusay na mga katangian ng two-dimensional na mga materyales, hindi lamang nila kayang mag-imbak ng mga sodium ion sa pamamagitan ng adsorption at intercalation, kundi pati na rin pagsamahin sa sodium. Ang kombinasyon ng mga ion ay bumubuo ng capacitance sa pamamagitan ng mga kemikal na reaksyon para sa pag-iimbak ng enerhiya, sa gayon ay lubos na nagpapabuti sa epekto ng pag-iimbak ng enerhiya.

Dahil sa mataas na gastos at kahirapan sa pagkuha ng mga metal compound, ang mga materyales na carbon pa rin ang pangunahing materyales ng anode para sa mga baterya ng sodium-ion.

Ang pag-usbong ng mga layered transition metal compound ay matapos matuklasan ang graphene. Sa kasalukuyan, ang mga two-dimensional na materyales na ginagamit sa mga sodium-ion batteries ay pangunahing kinabibilangan ng sodium-based layered NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4, atbp.

Ang mga materyales na polyanionic positive electrode ay unang ginamit sa mga electrode na may positibong epekto sa baterya ng lithium-ion, at kalaunan ay ginamit sa mga baterya ng sodium-ion. Kabilang sa mahahalagang representatibong materyales ang mga kristal na olivine tulad ng NaMnPO4 at NaFePO4.

Ang transition metal phosphate ay orihinal na ginamit bilang isang positibong materyal na elektrod sa mga baterya ng lithium-ion. Ang proseso ng sintesis ay medyo hinog na at mayroong maraming istrukturang kristal.

Ang phosphate, bilang isang three-dimensional na istraktura, ay bumubuo ng isang istrukturang balangkas na nakakatulong sa deintercalation at intercalation ng mga sodium ion, at pagkatapos ay nakakakuha ng mga sodium-ion na baterya na may mahusay na pagganap sa pag-iimbak ng enerhiya.

Ang materyal na istrukturang core-shell ay isang bagong uri ng materyal na anode para sa mga bateryang sodium-ion na lumitaw lamang nitong mga nakaraang taon. Batay sa mga orihinal na materyales, nakamit ng materyal na ito ang isang hungkag na istraktura sa pamamagitan ng napakagandang disenyo ng istruktura.

Ang mas karaniwang mga materyales sa istruktura ng core-shell ay kinabibilangan ng mga hollow cobalt selenide nanocube, Fe-N co-doped core-shell sodium vanadate nanospheres, porous carbon hollow tin oxide nanospheres at iba pang mga hollow na istruktura.

Dahil sa mahusay nitong mga katangian, kasama ang mahiwagang guwang at porous na istraktura, mas maraming electrochemical activity ang nalalantad sa electrolyte, at kasabay nito, lubos din nitong itinataguyod ang ion mobility ng electrolyte upang makamit ang mahusay na pag-iimbak ng enerhiya.

Patuloy na tumataas ang pandaigdigang renewable energy, na nagtataguyod ng pag-unlad ng teknolohiya sa pag-iimbak ng enerhiya.

Sa kasalukuyan, ayon sa iba't ibang paraan ng pag-iimbak ng enerhiya, maaari itong hatiin sa pisikal na pag-iimbak ng enerhiya at elektrokemikal na pag-iimbak ng enerhiya.

Ang elektrokemikal na pag-iimbak ng enerhiya ay nakakatugon sa mga pamantayan ng pag-unlad ng bagong teknolohiya sa pag-iimbak ng enerhiya ngayon dahil sa mga bentahe nito ng mataas na kaligtasan, mababang gastos, nababaluktot na paggamit, at mataas na kahusayan.

Ayon sa iba't ibang proseso ng reaksyong elektrokemikal, ang mga pinagmumulan ng kuryente para sa imbakan ng enerhiyang elektrokemikal ay pangunahing kinabibilangan ng mga supercapacitor, lead-acid na baterya, fuel power na baterya, nickel-metal hydride na baterya, sodium-sulfur na baterya, at lithium-ion na baterya.

Sa teknolohiya ng pag-iimbak ng enerhiya, ang mga nababaluktot na materyales ng elektrod ay nakaakit ng interes sa pananaliksik ng maraming siyentipiko dahil sa kanilang pagkakaiba-iba sa disenyo, kakayahang umangkop, mababang gastos, at mga katangian sa pangangalaga sa kapaligiran.

Ang mga materyales na carbon ay may espesyal na thermochemical stability, mahusay na electrical conductivity, mataas na lakas, at hindi pangkaraniwang mekanikal na katangian, na ginagawa silang promising electrodes para sa mga lithium-ion na baterya at sodium-ion na baterya.

Ang mga supercapacitor ay maaaring mabilis na ma-charge at ma-discharge sa ilalim ng mataas na kondisyon ng kuryente, at may cycle life na mahigit 100,000 beses. Ang mga ito ay isang bagong uri ng espesyal na electrochemical energy storage power supply sa pagitan ng mga capacitor at baterya.

Ang mga supercapacitor ay may mga katangian ng mataas na densidad ng kuryente at mataas na rate ng conversion ng enerhiya, ngunit mababa ang densidad ng kanilang enerhiya, madaling kapitan ng self-discharge, at madaling kapitan ng pagtagas ng electrolyte kapag ginamit nang hindi wasto.

Bagama't ang fuel power cell ay may mga katangian ng walang pag-charge, malaking kapasidad, mataas na espesipikong kapasidad at malawak na espesipikong saklaw ng kuryente, ang mataas na temperatura ng pagpapatakbo, mataas na presyo, at mababang kahusayan sa conversion ng enerhiya ay ginagawa itong magagamit lamang sa proseso ng komersiyalisasyon. Ginagamit ito sa ilang partikular na kategorya.

Ang mga lead-acid na baterya ay may mga bentahe ng mababang gastos, maunlad na teknolohiya, at mataas na kaligtasan, at malawakang ginagamit sa mga signal base station, mga de-kuryenteng bisikleta, mga sasakyan, at imbakan ng enerhiya sa grid. Ang mga maiikling board tulad ng pagpaparumi sa kapaligiran ay hindi kayang matugunan ang patuloy na pagtaas ng mga kinakailangan at pamantayan para sa mga bateryang nag-iimbak ng enerhiya.

Ang mga bateryang Ni-MH ay may mga katangian ng malakas na kagalingan sa maraming bagay, mababang halaga ng calorific, malaking kapasidad ng monomer, at matatag na katangian ng paglabas, ngunit ang kanilang bigat ay medyo malaki, at maraming problema sa pamamahala ng serye ng baterya, na madaling humantong sa pagkatunaw ng mga single battery separator.