Tenaga, sebagai asas material untuk kemajuan tamadun manusia, sentiasa memainkan peranan penting.Ia merupakan jaminan yang amat diperlukan untuk pembangunan masyarakat manusia.Bersama-sama dengan air, udara, dan makanan, ia membentuk syarat yang diperlukan untuk kelangsungan hidup manusia dan secara langsung mempengaruhi kehidupan manusia..

Perkembangan industri tenaga telah mengalami dua transformasi besar daripada "era" kayu api kepada "era" arang batu, dan kemudian dari "era" arang batu kepada "era" minyak.Kini ia telah mula berubah daripada "era" minyak kepada "era" perubahan tenaga boleh diperbaharui.

Daripada arang batu sebagai sumber utama pada awal abad ke-19 kepada minyak sebagai sumber utama pada pertengahan abad ke-20, manusia telah menggunakan tenaga fosil secara besar-besaran selama lebih daripada 200 tahun.Walau bagaimanapun, struktur tenaga global yang dikuasai oleh tenaga fosil menjadikannya tidak lagi jauh daripada kehabisan tenaga fosil.

Tiga pembawa ekonomi tenaga fosil tradisional yang diwakili oleh arang batu, minyak dan gas asli akan habis dengan cepat pada abad baru, dan dalam proses penggunaan dan pembakaran, ia juga akan menyebabkan kesan rumah hijau, menjana sejumlah besar bahan pencemar, dan mencemarkan Alam sekitar.

Oleh itu, adalah penting untuk mengurangkan pergantungan kepada tenaga fosil, mengubah struktur penggunaan tenaga tidak rasional sedia ada, dan mencari tenaga boleh diperbaharui baharu yang bersih dan bebas pencemaran.

Pada masa ini, tenaga boleh diperbaharui terutamanya termasuk tenaga angin, tenaga hidrogen, tenaga suria, tenaga biojisim, tenaga air pasang surut dan tenaga geoterma, dsb., dan tenaga angin dan tenaga suria merupakan titik panas penyelidikan semasa di seluruh dunia.

Walau bagaimanapun, masih agak sukar untuk mencapai penukaran dan penyimpanan yang cekap bagi pelbagai sumber tenaga boleh diperbaharui, sekali gus menyukarkan penggunaannya secara berkesan.

Dalam kes ini, untuk merealisasikan penggunaan tenaga boleh diperbaharui baharu yang berkesan oleh manusia, adalah perlu untuk membangunkan teknologi penyimpanan tenaga baharu yang mudah dan cekap, yang juga menjadi tumpuan dalam penyelidikan sosial semasa.

Pada masa ini, bateri litium-ion, sebagai salah satu bateri sekunder yang paling cekap, telah digunakan secara meluas dalam pelbagai peranti elektronik, pengangkutan, aeroangkasa dan bidang lain., prospek pembangunan lebih sukar.

Sifat fizikal dan kimia natrium dan litium adalah serupa, dan ia mempunyai kesan penyimpanan tenaga.Kerana kandungannya yang kaya, pengedaran seragam sumber natrium, dan harga yang rendah, ia digunakan dalam teknologi penyimpanan tenaga berskala besar, yang mempunyai ciri-ciri kos rendah dan kecekapan tinggi.

Bahan elektrod positif dan negatif bagi bateri ion natrium termasuk sebatian logam peralihan berlapis, polianion, fosfat logam peralihan, nanozarah kulit teras, sebatian logam, karbon keras, dsb.

Sebagai unsur yang mempunyai rizab yang sangat banyak dalam alam semula jadi, karbon adalah murah dan mudah diperoleh, dan telah mendapat banyak pengiktirafan sebagai bahan anod untuk bateri natrium-ion.

Mengikut tahap grafisasi, bahan karbon boleh dibahagikan kepada dua kategori: karbon grafit dan karbon amorf.

Karbon keras, yang tergolong dalam karbon amorfus, mempamerkan kapasiti khusus storan natrium sebanyak 300mAh/g, manakala bahan karbon dengan tahap grafitisasi yang lebih tinggi sukar untuk memenuhi kegunaan komersial kerana luas permukaannya yang besar dan susunan yang kukuh.

Oleh itu, bahan karbon keras bukan grafit digunakan terutamanya dalam penyelidikan praktikal.

Untuk meningkatkan lagi prestasi bahan anod untuk bateri natrium-ion, hidrofilisiti dan kekonduksian bahan karbon boleh dipertingkatkan melalui doping atau pengkompaunan ion, yang boleh meningkatkan prestasi penyimpanan tenaga bahan karbon.

Sebagai bahan elektrod negatif bateri ion natrium, sebatian logam terutamanya karbida logam dua dimensi dan nitrida.Sebagai tambahan kepada ciri-ciri cemerlang bahan dua dimensi, mereka bukan sahaja boleh menyimpan ion natrium melalui penjerapan dan interkalasi, tetapi juga bergabung dengan natrium Gabungan ion menjana kapasiti melalui tindak balas kimia untuk penyimpanan tenaga, dengan itu meningkatkan kesan penyimpanan tenaga.

Oleh kerana kos yang tinggi dan kesukaran untuk mendapatkan sebatian logam, bahan karbon masih menjadi bahan anod utama untuk bateri natrium-ion.

Kemunculan sebatian logam peralihan berlapis adalah selepas penemuan graphene.Pada masa ini, bahan dua dimensi yang digunakan dalam bateri natrium-ion terutamanya termasuk lapisan berasaskan natrium NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4, dll.

Bahan elektrod positif polianionik mula-mula digunakan dalam elektrod positif bateri lithium-ion, dan kemudiannya digunakan dalam bateri natrium-ion.Bahan perwakilan penting termasuk kristal olivin seperti NaMnPO4 dan NaFePO4.

Fosfat logam peralihan pada asalnya digunakan sebagai bahan elektrod positif dalam bateri litium-ion.Proses sintesis agak matang dan terdapat banyak struktur kristal.

Fosfat, sebagai struktur tiga dimensi, membina struktur rangka kerja yang kondusif untuk penyahinterkalaan dan interkalasi ion natrium, dan kemudian memperoleh bateri natrium-ion dengan prestasi penyimpanan tenaga yang sangat baik.

Bahan struktur cangkang teras ialah jenis bahan anod baharu untuk bateri natrium-ion yang hanya muncul dalam beberapa tahun kebelakangan ini.Berdasarkan bahan asal, bahan ini telah mencapai struktur berongga melalui reka bentuk struktur yang indah.

Bahan struktur cengkerang teras yang lebih biasa termasuk nanokubus kobalt selenide berongga, nanosfera natrium vanadate cengkerang teras terdop bersama Fe-N, nanosfera timah oksida timah berongga karbon berliang dan struktur berongga lain.

Oleh kerana ciri-cirinya yang sangat baik, ditambah pula dengan struktur berongga dan berliang ajaib, lebih banyak aktiviti elektrokimia terdedah kepada elektrolit, dan pada masa yang sama, ia juga sangat menggalakkan mobiliti ion elektrolit untuk mencapai penyimpanan tenaga yang cekap.

Tenaga boleh diperbaharui global terus meningkat, menggalakkan pembangunan teknologi penyimpanan tenaga.

Pada masa ini, mengikut kaedah penyimpanan tenaga yang berbeza, ia boleh dibahagikan kepada penyimpanan tenaga fizikal dan penyimpanan tenaga elektrokimia.

Storan tenaga elektrokimia memenuhi piawaian pembangunan teknologi storan tenaga baharu hari ini kerana kelebihan keselamatan yang tinggi, kos rendah, penggunaan fleksibel dan kecekapan tinggi.

Mengikut proses tindak balas elektrokimia yang berbeza, sumber kuasa penyimpanan tenaga elektrokimia terutamanya termasuk supercapacitors, bateri asid plumbum, bateri kuasa bahan api, bateri hidrida nikel-logam, bateri natrium-sulfur dan bateri litium-ion.

Dalam teknologi penyimpanan tenaga, bahan elektrod fleksibel telah menarik minat penyelidikan ramai saintis kerana kepelbagaian reka bentuk, fleksibiliti, kos rendah dan ciri perlindungan alam sekitar.

Bahan karbon mempunyai kestabilan termokimia khas, kekonduksian elektrik yang baik, kekuatan tinggi, dan sifat mekanikal yang luar biasa, menjadikannya elektrod yang menjanjikan untuk bateri litium-ion dan bateri natrium-ion.

Superkapasitor boleh dicas dan dinyahcas dengan cepat dalam keadaan arus tinggi, dan mempunyai hayat kitaran lebih daripada 100,000 kali.Ia adalah jenis baharu bekalan kuasa storan tenaga elektrokimia khas antara kapasitor dan bateri.

Supercapacitors mempunyai ciri-ciri ketumpatan kuasa tinggi dan kadar penukaran tenaga yang tinggi, tetapi ketumpatan tenaganya rendah, ia terdedah kepada pelepasan diri, dan ia terdedah kepada kebocoran elektrolit apabila digunakan secara tidak wajar.

Walaupun sel kuasa bahan api mempunyai ciri-ciri tanpa pengecasan, kapasiti besar, kapasiti khusus yang tinggi dan julat kuasa khusus yang luas, suhu operasinya yang tinggi, harga kos yang tinggi dan kecekapan penukaran tenaga yang rendah menjadikannya hanya tersedia dalam proses pengkomersialan.digunakan dalam kategori tertentu.

Bateri asid plumbum mempunyai kelebihan kos rendah, teknologi matang, dan keselamatan yang tinggi, dan telah digunakan secara meluas dalam stesen pangkalan isyarat, basikal elektrik, kereta dan storan tenaga grid.Papan pendek seperti mencemarkan alam sekitar tidak dapat memenuhi keperluan dan piawaian yang semakin tinggi untuk bateri simpanan tenaga.

Bateri Ni-MH mempunyai ciri-ciri serba boleh yang kuat, nilai kalori yang rendah, kapasiti monomer yang besar, dan ciri-ciri pelepasan yang stabil, tetapi beratnya agak besar, dan terdapat banyak masalah dalam pengurusan siri bateri, yang dengan mudah boleh menyebabkan lebur tunggal. pemisah bateri.