Energi, som det materielle grundlag for den menneskelige civilisations fremskridt, har altid spillet en vigtig rolle.Det er en uundværlig garanti for udviklingen af ​​det menneskelige samfund.Sammen med vand, luft og mad udgør det de nødvendige betingelser for menneskets overlevelse og påvirker menneskelivet direkte..

Udviklingen af ​​energiindustrien har gennemgået to store transformationer fra brændeets "æra" til kullets "æra" og derefter fra kullens "æra" til oliens "æra".Nu er det begyndt at ændre sig fra oliens "æra" til "æraen" med vedvarende energiændringer.

Fra kul som hovedkilde i begyndelsen af ​​det 19. århundrede til olie som hovedkilde i midten af ​​det 20. århundrede, har mennesker brugt fossil energi i stor skala i mere end 200 år.Men den globale energistruktur domineret af fossil energi gør, at den ikke længere er langt væk fra udtømningen af ​​fossil energi.

De tre traditionelle fossile energiøkonomiske bærere repræsenteret af kul, olie og naturgas vil blive udtømt hurtigt i det nye århundrede, og i processen med brug og forbrænding vil det også forårsage drivhuseffekten, generere en stor mængde forurenende stoffer og forurene miljøet.

Derfor er det bydende nødvendigt at reducere afhængigheden af ​​fossil energi, ændre den eksisterende irrationelle energianvendelsesstruktur og søge ren og forureningsfri ny vedvarende energi.

På nuværende tidspunkt omfatter vedvarende energi hovedsageligt vindenergi, brintenergi, solenergi, biomasseenergi, tidevandsenergi og geotermisk energi osv., og vindenergi og solenergi er aktuelle forskningshotspots verden over.

Det er dog stadig relativt vanskeligt at opnå effektiv konvertering og lagring af forskellige vedvarende energikilder, hvilket gør det vanskeligt at udnytte dem effektivt.

I dette tilfælde, for at realisere den effektive udnyttelse af ny vedvarende energi af mennesker, er det nødvendigt at udvikle praktisk og effektiv ny energilagringsteknologi, som også er et hot spot i den nuværende samfundsforskning.

På nuværende tidspunkt er lithium-ion-batterier, som et af de mest effektive sekundære batterier, blevet meget brugt i forskellige elektroniske enheder, transport, rumfart og andre områder., er udsigterne til udvikling sværere.

De fysiske og kemiske egenskaber af natrium og lithium er ens, og det har energilagringseffekt.På grund af dets rige indhold, ensartede fordeling af natriumkilde og lave pris bruges det i storskala energilagringsteknologi, som har egenskaberne ved lave omkostninger og høj effektivitet.

De positive og negative elektrodematerialer af natriumionbatterier omfatter lagdelte overgangsmetalforbindelser, polyanioner, overgangsmetalfosfater, kerne-skal nanopartikler, metalforbindelser, hårdt kulstof osv.

Som et grundstof med ekstremt rigelige reserver i naturen er kulstof billigt og nemt at få fat i, og det har vundet stor anerkendelse som anodemateriale til natrium-ion-batterier.

I henhold til graden af ​​grafitisering kan kulstofmaterialer opdeles i to kategorier: grafitisk kulstof og amorft kulstof.

Hårdt kulstof, som hører til amorft kulstof, udviser en natriumlagringsspecifik kapacitet på 300mAh/g, mens kulstofmaterialer med en højere grad af grafitisering er vanskelige at opfylde kommerciel brug på grund af deres store overfladeareal og stærke orden.

Derfor bruges ikke-grafit hårde kulstofmaterialer hovedsageligt i praktisk forskning.

For yderligere at forbedre ydeevnen af ​​anodematerialer til natrium-ion-batterier kan hydrofilicitet og ledningsevnen af ​​kulstofmaterialer forbedres ved hjælp af ion-doping eller -kompoundering, hvilket kan forbedre energilagringsevnen af ​​kulstofmaterialer.

Som det negative elektrodemateriale af natriumionbatteri er metalforbindelser hovedsageligt todimensionelle metalcarbider og nitrider.Ud over de fremragende egenskaber ved todimensionelle materialer kan de ikke kun lagre natriumioner ved adsorption og interkalation, men også kombinere med natrium Kombinationen af ​​ioner genererer kapacitans gennem kemiske reaktioner til energilagring og forbedrer derved energilagringseffekten.

På grund af de høje omkostninger og vanskelighederne ved at opnå metalforbindelser er kulstofmaterialer stadig de vigtigste anodematerialer til natrium-ion-batterier.

Fremkomsten af ​​lagdelte overgangsmetalforbindelser er efter opdagelsen af ​​grafen.På nuværende tidspunkt omfatter de todimensionelle materialer, der anvendes i natriumion-batterier, hovedsagelig natriumbaseret lagdelt NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4 osv.

Polyanioniske positive elektrodematerialer blev først brugt i lithium-ion batteri positive elektroder, og blev senere brugt i natrium-ion batterier.Vigtige repræsentative materialer omfatter olivinkrystaller såsom NaMnPO4 og NaFePO4.

Overgangsmetalfosfat blev oprindeligt brugt som et positivt elektrodemateriale i lithium-ion-batterier.Synteseprocessen er relativt moden, og der er mange krystalstrukturer.

Fosfat bygger som en tredimensionel struktur en rammestruktur, der er befordrende for deinterkalering og interkalation af natriumioner, og opnår derefter natriumionbatterier med fremragende energilagringsydelse.

Kerne-skal strukturmaterialet er en ny type anodemateriale til natrium-ion-batterier, som først er dukket op i de senere år.Baseret på de originale materialer har dette materiale opnået en hul struktur gennem udsøgt strukturelt design.

De mere almindelige kerne-skal struktur materialer omfatter hule kobolt selenid nanokuber, Fe-N co-doped kerne-skal natrium vanadat nanosfærer, porøse carbon hule tinoxid nanosfærer og andre hule strukturer.

På grund af dens fremragende egenskaber, kombineret med den magiske hule og porøse struktur, udsættes mere elektrokemisk aktivitet for elektrolytten, og samtidig fremmer det også i høj grad elektrolyttens ionmobilitet for at opnå effektiv energilagring.

Den globale vedvarende energi fortsætter med at stige, hvilket fremmer udviklingen af ​​energilagringsteknologi.

På nuværende tidspunkt kan det ifølge forskellige energilagringsmetoder opdeles i fysisk energilagring og elektrokemisk energilagring.

Elektrokemisk energilagring opfylder udviklingsstandarderne for nutidens nye energilagringsteknologi på grund af dens fordele med høj sikkerhed, lave omkostninger, fleksibel brug og høj effektivitet.

Ifølge forskellige elektrokemiske reaktionsprocesser omfatter elektrokemiske energilagringsstrømkilder hovedsageligt superkondensatorer, bly-syre-batterier, brændstofbatterier, nikkel-metalhydrid-batterier, natrium-svovl-batterier og lithium-ion-batterier.

Inden for energilagringsteknologi har fleksible elektrodematerialer tiltrukket mange forskeres forskningsinteresser på grund af deres designdiversitet, fleksibilitet, lave omkostninger og miljøbeskyttelsesegenskaber.

Kulstofmaterialer har særlig termokemisk stabilitet, god elektrisk ledningsevne, høj styrke og usædvanlige mekaniske egenskaber, hvilket gør dem til lovende elektroder til lithium-ion-batterier og natrium-ion-batterier.

Superkondensatorer kan hurtigt oplades og aflades under høje strømforhold og har en cykluslevetid på mere end 100.000 gange.De er en ny type speciel elektrokemisk energilagringsstrømforsyning mellem kondensatorer og batterier.

Superkondensatorer har karakteristika af høj effekttæthed og høj energiomdannelseshastighed, men deres energitæthed er lav, de er tilbøjelige til selvafladning, og de er tilbøjelige til at udsive elektrolyt, når de bruges forkert.

Selvom brændselskraftcellen har karakteristika af ingen opladning, stor kapacitet, høj specifik kapacitet og bredt specifikt effektområde, gør dens høje driftstemperatur, høje kostpris og lave energikonverteringseffektivitet den kun tilgængelig i kommercialiseringsprocessen.bruges i visse kategorier.

Bly-syre-batterier har fordelene ved lav pris, moden teknologi og høj sikkerhed og er blevet brugt i vid udstrækning i signalbasestationer, elektriske cykler, biler og energilagring i nettet.Korte tavler som forurening af miljøet kan ikke opfylde de stadig højere krav og standarder for energiakkumulatorer.

Ni-MH-batterier har karakteristika for stærk alsidighed, lav brændværdi, stor monomerkapacitet og stabile afladningsegenskaber, men deres vægt er relativt stor, og der er mange problemer i batteriseriestyring, hvilket let kan føre til smeltning af enkeltstående batterier. batteriseparatorer.