Energialla ihmissivilisaation edistymisen aineellisena perustana on aina ollut tärkeä rooli.Se on välttämätön tae ihmisyhteiskunnan kehitykselle.Yhdessä veden, ilman ja ruoan kanssa se muodostaa välttämättömät edellytykset ihmisen selviytymiselle ja vaikuttaa suoraan ihmisen elämään..

Energiateollisuuden kehitys on kokenut kaksi suurta muutosta polttopuun "aikakaudesta" hiilen "aikakauteen" ja sitten hiilen "aikakaudesta" öljyn "aikakauteen".Nyt se on alkanut muuttua öljyn "aikakaudesta" uusiutuvan energian muutoksen "aikakaudeksi".

Ihminen on käyttänyt fossiilista energiaa suuressa mittakaavassa yli 200 vuoden ajan hiilestä päälähteenä 1800-luvun alussa ja öljystä päälähteenä 1900-luvun puolivälissä.Fossiilisen energian hallitsema globaali energiarakenne ei kuitenkaan ole enää kaukana fossiilisen energian ehtymisestä.

Kolme perinteistä fossiilisen energiatalouden kantajaa, joita edustavat kivihiili, öljy ja maakaasu, loppuvat nopeasti uudella vuosisadalla, ja käytön ja palamisen aikana se aiheuttaa myös kasvihuoneilmiön, tuottaa suuren määrän saasteita ja saastuttaa. ympäristö.

Siksi on välttämätöntä vähentää riippuvuutta fossiilisesta energiasta, muuttaa olemassa olevaa irrationaalista energiankäyttörakennetta ja etsiä puhdasta ja saastumatonta uutta uusiutuvaa energiaa.

Tällä hetkellä uusiutuva energia sisältää pääasiassa tuulienergian, vetyenergian, aurinkoenergian, biomassaenergian, vuorovesienergian ja geotermisen energian jne., ja tuulienergia ja aurinkoenergia ovat ajankohtaisia ​​tutkimuskohteita maailmanlaajuisesti.

Erilaisten uusiutuvien energialähteiden tehokas muuntaminen ja varastointi on kuitenkin edelleen suhteellisen vaikeaa, mikä vaikeuttaa niiden tehokasta hyödyntämistä.

Tässä tapauksessa uuden uusiutuvan energian tehokkaan hyödyntämisen toteuttamiseksi ihmisten toimesta on tarpeen kehittää kätevää ja tehokasta uutta energian varastointitekniikkaa, joka on myös kuuma paikka nykyisessä yhteiskuntatutkimuksessa.

Tällä hetkellä litiumioniakkuja, yhtenä tehokkaimmista toissijaisista akuista, on käytetty laajalti erilaisissa elektronisissa laitteissa, kuljetuksissa, ilmailussa ja muilla aloilla., kehitysnäkymät ovat vaikeammat.

Natriumin ja litiumin fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet ovat samanlaiset, ja sillä on energiaa varastoiva vaikutus.Runsaan sisältönsä, natriumlähteen tasaisen jakautumisen ja alhaisen hinnan vuoksi sitä käytetään laajamittaisessa energian varastointitekniikassa, jolla on alhaiset kustannukset ja korkea hyötysuhde.

Natriumioniakkujen positiivisia ja negatiivisia elektrodimateriaaleja ovat kerrostetut siirtymämetalliyhdisteet, polyanionit, siirtymämetallifosfaatit, ydin-kuoren nanohiukkaset, metalliyhdisteet, kova hiili jne.

Hiili on luonnossa erittäin runsaasti varoja sisältävä alkuaine, halpa ja helposti hankittava, ja se on saanut paljon tunnustusta natrium-ioni-akkujen anodimateriaalina.

Grafitisoitumisasteen mukaan hiilimateriaalit voidaan jakaa kahteen luokkaan: grafiittihiileen ja amorfiseen hiileen.

Amorfiseen hiileen kuuluvan kovan hiilen natriumin varastointikapasiteetti on 300 mAh/g, kun taas korkeamman grafitoitumisasteen omaavia hiilimateriaaleja on vaikea saada kaupalliseen käyttöön niiden suuren pinta-alan ja vahvan järjestyksen vuoksi.

Siksi käytännön tutkimuksessa käytetään pääasiassa ei-grafiittisia kovahiilimateriaaleja.

Natrium-ioni-akkujen anodimateriaalien suorituskyvyn parantamiseksi edelleen hiilimateriaalien hydrofiilisyyttä ja johtavuutta voidaan parantaa ioniseopauksella tai -sekoituksella, mikä voi parantaa hiilimateriaalien energian varastointikykyä.

Natriumioniakun negatiivisena elektrodimateriaalina metalliyhdisteet ovat pääasiassa kaksiulotteisia metallikarbideja ja nitridejä.Kaksiulotteisten materiaalien erinomaisten ominaisuuksien lisäksi ne eivät vain pysty varastoimaan natriumioneja adsorptiolla ja interkalaatiolla, vaan myös yhdistyvät natriumin kanssa. Ionien yhdistelmä tuottaa kapasitanssia kemiallisten reaktioiden kautta energian varastointia varten, mikä parantaa huomattavasti energian varastointivaikutusta.

Korkeiden kustannusten ja metalliyhdisteiden saannin vaikeuden vuoksi hiilimateriaalit ovat edelleen natrium-ioni-akkujen tärkeimpiä anodimateriaaleja.

Kerrostettujen siirtymämetalliyhdisteiden nousu tapahtuu grafeenin löytämisen jälkeen.Tällä hetkellä natrium-ioni-akuissa käytettyjä kaksiulotteisia materiaaleja ovat pääasiassa natriumpohjaiset kerrostetut NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4 jne.

Polyanionisia positiivisia elektrodimateriaaleja käytettiin ensin litiumioniakkujen positiivisissa elektrodeissa ja myöhemmin natrium-ioni-akuissa.Tärkeitä edustavia materiaaleja ovat oliviinikiteet, kuten NaMnPO4 ja NaFePO4.

Siirtymämetallifosfaattia käytettiin alun perin positiivisena elektrodimateriaalina litiumioniakuissa.Synteesiprosessi on suhteellisen kypsä ja kiderakenteita on monia.

Fosfaatti kolmiulotteisena rakenteena rakentaa runkorakenteen, joka edistää natriumionien deinterkalaatiota ja interkalaatiota, ja saa sitten natrium-ioni-akkuja, joilla on erinomainen energian varastointikyky.

Ydin-kuorirakennemateriaali on uudentyyppinen natrium-ioni-akkujen anodimateriaali, joka on ilmaantunut vasta viime vuosina.Alkuperäisten materiaalien perusteella tämä materiaali on saavuttanut onton rakenteen hienon rakennesuunnittelun ansiosta.

Yleisempiä ydin-kuorirakennemateriaaleja ovat ontot kobolttiselenidin nanokuutiot, Fe-N-seostettu ydin-kuori natriumvanadaattinanopallot, huokoiset ontot tinaoksidinanopallot ja muut ontot rakenteet.

Erinomaisten ominaisuuksiensa ansiosta yhdessä maagisen onton ja huokoisen rakenteen kanssa elektrolyytille altistuu enemmän sähkökemiallista aktiivisuutta, ja samalla se myös edistää suuresti elektrolyytin ionien liikkuvuutta tehokkaan energian varastoinnin saavuttamiseksi.

Globaali uusiutuva energia jatkaa nousuaan edistäen energian varastointitekniikan kehitystä.

Tällä hetkellä se voidaan jakaa eri energian varastointimenetelmien mukaan fyysiseen energian varastointiin ja sähkökemialliseen energian varastointiin.

Sähkökemiallinen energian varastointi täyttää nykypäivän uuden energian varastointitekniikan kehitysstandardit korkean turvallisuuden, alhaisten kustannusten, joustavan käytön ja korkean hyötysuhteen etujen ansiosta.

Erilaisten sähkökemiallisten reaktioprosessien mukaan sähkökemiallisia energian varastointiteholähteitä ovat pääasiassa superkondensaattorit, lyijyakut, polttoainetehoakut, nikkelimetallihydridi-akut, natriumrikkiakut ja litiumioniakut.

Energian varastointitekniikassa joustavat elektrodimateriaalit ovat herättäneet monien tutkijoiden tutkimusintressejä niiden suunnittelun monimuotoisuuden, joustavuuden, alhaisten kustannusten ja ympäristönsuojeluominaisuuksien ansiosta.

Hiilimateriaaleilla on erityinen lämpökemiallinen stabiilius, hyvä sähkönjohtavuus, korkea lujuus ja epätavalliset mekaaniset ominaisuudet, mikä tekee niistä lupaavia elektrodeja litiumioniakuille ja natriumioniakuille.

Superkondensaattorit voidaan ladata ja purkaa nopeasti suurissa virroissa, ja niiden käyttöikä on yli 100 000 kertaa.Ne ovat uudentyyppisiä erityisiä sähkökemiallisia energian varastointivirtalähteitä kondensaattoreiden ja akkujen välillä.

Superkondensaattoreiden ominaisuudet ovat suuri tehotiheys ja korkea energian muunnosnopeus, mutta niiden energiatiheys on alhainen, ne ovat alttiita itsepurkautumiselle ja ne ovat alttiita elektrolyyttivuodolle, jos niitä käytetään väärin.

Vaikka polttoainekennon ominaisuudet ovat latautumattomat, suuri kapasiteetti, suuri ominaiskapasiteetti ja laaja ominaistehoalue, sen korkea käyttölämpötila, korkea kustannushinta ja alhainen energian muunnostehokkuus tekevät siitä saatavan vain kaupallistamisprosessissa.käytetään tietyissä luokissa.

Lyijyakkujen etuna on alhainen hinta, kehittynyt tekniikka ja korkea turvallisuus, ja niitä on käytetty laajalti signaalitukiasemissa, sähköpyörissä, autoissa ja verkkoenergian varastoinnissa.Lyhyet levyt, kuten ympäristöä saastuttavat, eivät voi täyttää energiaa varastoivien akkujen yhä tiukempia vaatimuksia ja standardeja.

Ni-MH-akuilla on vahva monipuolisuus, alhainen lämpöarvo, suuri monomeerikapasiteetti ja vakaat purkausominaisuudet, mutta niiden paino on suhteellisen suuri, ja akkusarjan hallinnassa on monia ongelmia, jotka voivat helposti johtaa yksittäisten akkujen sulamiseen. akun erottimet.