Energjia, si bazë materiale për përparimin e qytetërimit njerëzor, ka luajtur gjithmonë një rol të rëndësishëm.Është një garanci e domosdoshme për zhvillimin e shoqërisë njerëzore.Së bashku me ujin, ajrin dhe ushqimin, ai përbën kushtet e nevojshme për mbijetesën e njeriut dhe ndikon drejtpërdrejt në jetën e njeriut..

Zhvillimi i industrisë së energjisë ka pësuar dy transformime të mëdha nga “epoka” e druve të zjarrit në “epokën” e qymyrit dhe më pas nga “epoka” e qymyrit në “epokën” e naftës.Tani ajo ka filluar të ndryshojë nga "epoka" e naftës në "epokën" e ndryshimit të energjisë së rinovueshme.

Nga qymyri si burimi kryesor në fillim të shekullit të 19-të tek nafta si burimi kryesor në mesin e shekullit të 20-të, njerëzit kanë përdorur energjinë fosile në një shkallë të gjerë për më shumë se 200 vjet.Megjithatë, struktura globale e energjisë e dominuar nga energjia fosile e bën atë të mos jetë më larg nga shterimi i energjisë fosile.

Tre bartësit tradicionalë ekonomikë të energjisë fosile të përfaqësuara nga qymyri, nafta dhe gazi natyror do të shterohen me shpejtësi në shekullin e ri dhe në procesin e përdorimit dhe djegies do të shkaktojë gjithashtu efektin serë, do të gjenerojë një sasi të madhe ndotësish dhe ndotës. Mjedisi.

Prandaj, është e domosdoshme të reduktohet varësia nga energjia fosile, të ndryshohet struktura ekzistuese e përdorimit joracional të energjisë dhe të kërkohet energji e re e rinovueshme e pastër dhe pa ndotje.

Aktualisht, energjia e rinovueshme përfshin kryesisht energjinë e erës, hidrogjenin, energjinë diellore, energjinë e biomasës, energjinë e baticës dhe energjinë gjeotermale, etj., dhe energjia e erës dhe energjia diellore janë pikat aktuale të kërkimit në mbarë botën.

Megjithatë, është ende relativisht e vështirë të arrihet konvertimi dhe ruajtja efikase e burimeve të ndryshme të rinovueshme të energjisë, duke e bërë kështu të vështirë përdorimin e tyre efektiv.

Në këtë rast, për të realizuar përdorimin efektiv të energjisë së re të rinovueshme nga qeniet njerëzore, është e nevojshme të zhvillohet një teknologji e re e përshtatshme dhe efikase e ruajtjes së energjisë, e cila është gjithashtu një pikë e nxehtë në kërkimet aktuale sociale.

Aktualisht, bateritë litium-jon, si një nga bateritë dytësore më efikase, janë përdorur gjerësisht në pajisje të ndryshme elektronike, transport, hapësirë ​​ajrore dhe fusha të tjera., perspektivat për zhvillim janë më të vështira.

Vetitë fizike dhe kimike të natriumit dhe litiumit janë të ngjashme dhe ka efekt të ruajtjes së energjisë.Për shkak të përmbajtjes së tij të pasur, shpërndarjes uniforme të burimit të natriumit dhe çmimit të ulët, përdoret në teknologjinë e ruajtjes së energjisë në shkallë të gjerë, e cila ka karakteristikat e kostos së ulët dhe efikasitetit të lartë.

Materialet e elektrodës pozitive dhe negative të baterive të joneve të natriumit përfshijnë komponime metalike kalimtare me shtresa, polianione, fosfate të metaleve në tranzicion, nanogrimca të predhave bërthamore, përbërje metalike, karbon të fortë, etj.

Si një element me rezerva jashtëzakonisht të bollshme në natyrë, karboni është i lirë dhe i lehtë për t'u marrë, dhe ka fituar shumë njohje si një material anodë për bateritë me jon natriumi.

Sipas shkallës së grafitizimit, materialet e karbonit mund të ndahen në dy kategori: karboni grafik dhe karboni amorf.

Karboni i fortë, i cili i përket karbonit amorf, shfaq një kapacitet specifik të ruajtjes së natriumit prej 300 mAh/g, ndërsa materialet e karbonit me një shkallë më të lartë grafitizimi janë të vështira për t'u përdorur komerciale për shkak të sipërfaqes së tyre të madhe dhe rendit të fortë.

Prandaj, materialet e forta të karbonit jo-grafit përdoren kryesisht në kërkime praktike.

Për të përmirësuar më tej performancën e materialeve të anodës për bateritë me jon natriumi, hidrofiliteti dhe përçueshmëria e materialeve të karbonit mund të përmirësohet me anë të dopingut ose përzierjes së joneve, gjë që mund të përmirësojë performancën e ruajtjes së energjisë të materialeve të karbonit.

Si material elektrodë negative e baterisë së joneve të natriumit, komponimet metalike janë kryesisht karbide dhe nitride metalike dy-dimensionale.Përveç karakteristikave të shkëlqyera të materialeve dydimensionale, ato jo vetëm që mund të ruajnë jonet e natriumit me anë të përthithjes dhe ndërthurjes, por edhe të kombinohen me natriumin. Kombinimi i joneve gjeneron kapacitet përmes reaksioneve kimike për ruajtjen e energjisë, duke përmirësuar në masë të madhe efektin e ruajtjes së energjisë.

Për shkak të kostos së lartë dhe vështirësisë në marrjen e komponimeve metalike, materialet e karbonit janë ende materialet kryesore të anodës për bateritë me jon natriumi.

Rritja e përbërjeve të metaleve kalimtare me shtresa është pas zbulimit të grafenit.Aktualisht, materialet dydimensionale të përdorura në bateritë me jon natriumi përfshijnë kryesisht NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4, me bazë natriumi, etj.

Materialet e elektrodave pozitive polianionike u përdorën fillimisht në elektrodat pozitive të baterive litium-jon, dhe më vonë u përdorën në bateritë me jon natriumi.Materialet përfaqësuese të rëndësishme përfshijnë kristalet e olivinës si NaMnPO4 dhe NaFePO4.

Fosfati i metalit kalimtar fillimisht u përdor si një material elektrodë pozitive në bateritë litium-jon.Procesi i sintezës është relativisht i pjekur dhe ka shumë struktura kristalore.

Fosfati, si një strukturë tre-dimensionale, ndërton një strukturë kornizë që është e favorshme për deinterkalimin dhe ndërthurjen e joneve të natriumit, dhe më pas merr bateri jon-natriumi me performancë të shkëlqyer të ruajtjes së energjisë.

Materiali i strukturës së bërthamës është një lloj i ri materiali anodi për bateritë me jon natriumi që është shfaqur vetëm vitet e fundit.Bazuar në materialet origjinale, ky material ka arritur një strukturë të zbrazët përmes dizajnit të hollë strukturor.

Materialet më të zakonshme të strukturës së guaskës bërthamore përfshijnë nanokubet e zbrazëta të selenidit të kobaltit, nanosferat vanadate natriumi të predhave të bashkë-dopuara me Fe-N, nanosferat e oksidit të kallajit të zbrazët të karbonit poroz dhe struktura të tjera të zbrazëta.

Për shkak të karakteristikave të tij të shkëlqyera, së bashku me strukturën magjike të zbrazët dhe poroze, më shumë aktivitet elektrokimik është i ekspozuar ndaj elektrolitit, dhe në të njëjtën kohë, ai gjithashtu promovon shumë lëvizjen e joneve të elektrolitit për të arritur ruajtje efikase të energjisë.

Energjia e rinovueshme globale vazhdon të rritet, duke nxitur zhvillimin e teknologjisë së ruajtjes së energjisë.

Aktualisht, sipas metodave të ndryshme të ruajtjes së energjisë, mund të ndahet në ruajtjen e energjisë fizike dhe ruajtjen e energjisë elektrokimike.

Ruajtja e energjisë elektrokimike plotëson standardet e zhvillimit të teknologjisë së re të ruajtjes së energjisë së sotme për shkak të avantazheve të saj të sigurisë së lartë, kostos së ulët, përdorimit fleksibël dhe efikasitetit të lartë.

Sipas proceseve të ndryshme të reaksioneve elektrokimike, burimet e energjisë për ruajtjen e energjisë elektrokimike përfshijnë kryesisht superkondensatorët, bateritë me acid plumbi, bateritë e energjisë së karburantit, bateritë e hidridit të nikelit-metalit, bateritë me natrium-squfur dhe bateritë litium-jon.

Në teknologjinë e ruajtjes së energjisë, materialet fleksibël të elektrodës kanë tërhequr shumë interesa kërkimore të shkencëtarëve për shkak të diversitetit të tyre të projektimit, fleksibilitetit, kostos së ulët dhe karakteristikave të mbrojtjes së mjedisit.

Materialet e karbonit kanë qëndrueshmëri të veçantë termokimike, përçueshmëri të mirë elektrike, forcë të lartë dhe veti të pazakonta mekanike, duke i bërë ato elektroda premtuese për bateritë litium-jon dhe bateritë me jon natriumi.

Superkondensatorët mund të ngarkohen dhe shkarkohen shpejt në kushte të rrymës së lartë dhe kanë një jetë cikli prej më shumë se 100,000 herë.Ato janë një lloj i ri i furnizimit me energji të veçantë elektrokimik për ruajtjen e energjisë midis kondensatorëve dhe baterive.

Superkondensatorët kanë karakteristikat e densitetit të lartë të fuqisë dhe shkallës së lartë të konvertimit të energjisë, por densiteti i tyre i energjisë është i ulët, ata janë të prirur ndaj vetë-shkarkimit dhe janë të prirur ndaj rrjedhjes së elektrolitit kur përdoren në mënyrë jo të duhur.

Megjithëse qeliza e karburantit ka karakteristikat e mungesës së karikimit, kapacitetit të madh, kapacitetit të lartë specifik dhe gamës së gjerë të fuqisë specifike, temperatura e lartë e funksionimit, çmimi i lartë i kostos dhe efikasiteti i ulët i konvertimit të energjisë e bëjnë atë të disponueshëm vetëm në procesin e komercializimit.përdoret në kategori të caktuara.

Bateritë me plumb-acid kanë avantazhet e kostos së ulët, teknologjisë së pjekur dhe sigurisë së lartë, dhe janë përdorur gjerësisht në stacionet bazë të sinjaleve, biçikletat elektrike, automobilat dhe ruajtjen e energjisë në rrjet.Pllakat e shkurtra të tilla si ndotja e mjedisit nuk mund të përmbushin kërkesat dhe standardet gjithnjë e më të larta për bateritë e ruajtjes së energjisë.

Bateritë Ni-MH kanë karakteristikat e shkathtësisë së fortë, vlerës së ulët kalorifike, kapacitetit të madh të monomerit dhe karakteristikave të shkarkimit të qëndrueshëm, por pesha e tyre është relativisht e madhe dhe ka shumë probleme në menaxhimin e serisë së baterive, të cilat mund të çojnë lehtësisht në shkrirjen e ndarësit e baterive.