Energi, som det materielle grunnlaget for utviklingen av menneskelig sivilisasjon, har alltid spilt en viktig rolle.Det er en uunnværlig garanti for utviklingen av det menneskelige samfunn.Sammen med vann, luft og mat utgjør den de nødvendige betingelsene for menneskets overlevelse og påvirker menneskelivet direkte..

Utviklingen av energiindustrien har gjennomgått to store transformasjoner fra "æraen" av ved til "æraen" av kull, og deretter fra "æraen" av kull til "æraen" av olje.Nå har det begynt å endre seg fra oljens «æra» til «æraen» med endring av fornybar energi.

Fra kull som hovedkilde tidlig på 1800-tallet til olje som hovedkilde på midten av 1900-tallet har mennesker brukt fossil energi i stor skala i mer enn 200 år.Den globale energistrukturen dominert av fossil energi gjør imidlertid at den ikke lenger er langt unna utarmingen av fossil energi.

De tre tradisjonelle fossile energiøkonomiske bærerne representert av kull, olje og naturgass vil raskt bli oppbrukt i det nye århundret, og i prosessen med bruk og forbrenning vil det også forårsake drivhuseffekten, generere store mengder forurensninger og forurense miljøet.

Derfor er det viktig å redusere avhengigheten av fossil energi, endre den eksisterende irrasjonelle energibruksstrukturen og søke ren og forurensningsfri ny fornybar energi.

I dag omfatter fornybar energi hovedsakelig vindenergi, hydrogenenergi, solenergi, biomasseenergi, tidevannsenergi og geotermisk energi, etc., og vindenergi og solenergi er aktuelle forskningshotspots over hele verden.

Det er imidlertid fortsatt relativt vanskelig å oppnå effektiv konvertering og lagring av ulike fornybare energikilder, og dermed vanskelig å utnytte dem effektivt.

I dette tilfellet, for å realisere effektiv utnyttelse av ny fornybar energi av mennesker, er det nødvendig å utvikle praktisk og effektiv ny energilagringsteknologi, som også er et hot spot i dagens samfunnsforskning.

For tiden har litiumionbatterier, som et av de mest effektive sekundære batteriene, blitt mye brukt i ulike elektroniske enheter, transport, romfart og andre felt., er utsiktene for utvikling vanskeligere.

De fysiske og kjemiske egenskapene til natrium og litium er like, og det har energilagringseffekt.På grunn av sitt rike innhold, ensartede fordeling av natriumkilde og lav pris, brukes den i storskala energilagringsteknologi, som har egenskapene til lav pris og høy effektivitet.

De positive og negative elektrodematerialene til natriumionbatterier inkluderer lagdelte overgangsmetallforbindelser, polyanioner, overgangsmetallfosfater, kjerne-skall nanopartikler, metallforbindelser, hardt karbon, etc.

Som et grunnstoff med ekstremt rikelige reserver i naturen er karbon billig og lett å få tak i, og har fått mye anerkjennelse som anodemateriale for natriumionbatterier.

I henhold til graden av grafitisering kan karbonmaterialer deles inn i to kategorier: grafittisk karbon og amorft karbon.

Hardt karbon, som tilhører amorft karbon, har en natriumlagringsspesifikk kapasitet på 300mAh/g, mens karbonmaterialer med høyere grad av grafitisering er vanskelige å møte kommersiell bruk på grunn av deres store overflateareal og sterke orden.

Derfor brukes ikke-grafitt harde karbonmaterialer hovedsakelig i praktisk forskning.

For ytterligere å forbedre ytelsen til anodematerialer for natriumionbatterier, kan hydrofilisiteten og ledningsevnen til karbonmaterialer forbedres ved hjelp av ionedoping eller blanding, som kan forbedre energilagringsytelsen til karbonmaterialer.

Som det negative elektrodematerialet til natriumionbatteri er metallforbindelser hovedsakelig todimensjonale metallkarbider og nitrider.I tillegg til de utmerkede egenskapene til todimensjonale materialer, kan de ikke bare lagre natriumioner ved adsorpsjon og interkalering, men også kombinere med natrium Kombinasjonen av ioner genererer kapasitans gjennom kjemiske reaksjoner for energilagring, og forbedrer dermed energilagringseffekten betraktelig.

På grunn av de høye kostnadene og vanskelighetene med å skaffe metallforbindelser, er karbonmaterialer fortsatt de viktigste anodematerialene for natriumion-batterier.

Fremveksten av lagdelte overgangsmetallforbindelser er etter oppdagelsen av grafen.For tiden inkluderer de todimensjonale materialene som brukes i natriumionbatterier hovedsakelig natriumbasert lagdelt NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4, etc.

Polyanioniske positive elektrodematerialer ble først brukt i litium-ion-batteri-positive elektroder, og ble senere brukt i natrium-ion-batterier.Viktige representative materialer inkluderer olivinkrystaller som NaMnPO4 og NaFePO4.

Overgangsmetallfosfat ble opprinnelig brukt som et positivt elektrodemateriale i litiumionbatterier.Synteseprosessen er relativt moden og det er mange krystallstrukturer.

Fosfat, som en tredimensjonal struktur, bygger en rammestruktur som bidrar til deinterkalering og interkalering av natriumioner, og oppnår deretter natriumionbatterier med utmerket energilagringsytelse.

Kjerne-skallstrukturmaterialet er en ny type anodemateriale for natriumionbatterier som først har dukket opp de siste årene.Basert på de originale materialene har dette materialet oppnådd en hul struktur gjennom utsøkt strukturell design.

De mer vanlige kjerne-skallstrukturmaterialene inkluderer hule koboltselenid-nanokuber, Fe-N-samdopete kjerne-skall-natriumvanadat-nanosfærer, porøse karbon-hule tinnoksid-nanokuler og andre hule strukturer.

På grunn av dens utmerkede egenskaper, kombinert med den magiske hule og porøse strukturen, eksponeres mer elektrokjemisk aktivitet for elektrolytten, og samtidig fremmer det også ionemobiliteten til elektrolytten for å oppnå effektiv energilagring.

Den globale fornybare energien fortsetter å stige, og fremmer utviklingen av energilagringsteknologi.

For tiden, i henhold til forskjellige energilagringsmetoder, kan den deles inn i fysisk energilagring og elektrokjemisk energilagring.

Elektrokjemisk energilagring oppfyller utviklingsstandardene til dagens nye energilagringsteknologi på grunn av fordelene med høy sikkerhet, lave kostnader, fleksibel bruk og høy effektivitet.

I henhold til forskjellige elektrokjemiske reaksjonsprosesser inkluderer elektrokjemiske energilagringskraftkilder hovedsakelig superkondensatorer, blysyrebatterier, drivstoffbatterier, nikkel-metallhydridbatterier, natrium-svovelbatterier og litiumionbatterier.

I energilagringsteknologi har fleksible elektrodematerialer tiltrukket seg mange forskeres forskningsinteresser på grunn av deres designmangfold, fleksibilitet, lave kostnader og miljøvernegenskaper.

Karbonmaterialer har spesiell termokjemisk stabilitet, god elektrisk ledningsevne, høy styrke og uvanlige mekaniske egenskaper, noe som gjør dem til lovende elektroder for litium-ion-batterier og natrium-ion-batterier.

Superkondensatorer kan raskt lades og utlades under høye strømforhold, og har en sykluslevetid på mer enn 100 000 ganger.De er en ny type spesiell elektrokjemisk energilagringsstrømforsyning mellom kondensatorer og batterier.

Superkondensatorer har egenskapene til høy effekttetthet og høy energikonverteringshastighet, men deres energitetthet er lav, de er utsatt for selvutladning og de er utsatt for elektrolyttlekkasje når de brukes feil.

Selv om brenselkraftcellen har egenskapene til ingen lading, stor kapasitet, høy spesifikk kapasitet og bredt spesifikt effektområde, gjør dens høye driftstemperatur, høye kostpris og lave energikonverteringseffektivitet den kun tilgjengelig i kommersialiseringsprosessen.brukes i visse kategorier.

Blysyrebatterier har fordelene med lav pris, moden teknologi og høy sikkerhet, og har blitt mye brukt i signalbasestasjoner, elektriske sykler, biler og energilagring i nett.Korte brett som forurenser miljøet kan ikke oppfylle de stadig høyere kravene og standardene for energilagringsbatterier.

Ni-MH-batterier har egenskapene til sterk allsidighet, lav brennverdi, stor monomerkapasitet og stabile utladningsegenskaper, men vekten er relativt stor, og det er mange problemer i batteriseriestyring, som lett kan føre til smelting av enkeltstående batterier. batteriskillere.