İnsan uygarlığının ilerlemesinin maddi temeli olan enerji, her zaman önemli bir rol oynamıştır.İnsan toplumunun gelişmesinin vazgeçilmez bir garantisidir.Su, hava ve gıdayla birlikte insanın hayatta kalması için gerekli koşulları oluşturur ve insan hayatını doğrudan etkiler..

Enerji sektörünün gelişimi yakacak odun “çağı”ndan kömür “çağına”, ardından kömür “çağı”ndan petrol “çağına” iki büyük dönüşüm geçirmiştir.Artık petrol “çağı”ndan yenilenebilir enerji değişimi “çağına” geçiş başladı.

19. yüzyılın başlarında ana kaynak olan kömürden, 20. yüzyılın ortalarında ana kaynak olan petrole kadar, insanlar 200 yılı aşkın bir süredir büyük ölçekte fosil enerji kullanmışlardır.Ancak fosil enerjinin hakim olduğu küresel enerji yapısı, fosil enerjinin tükenmesine artık çok da uzak değil.

Kömür, petrol ve doğal gazın temsil ettiği üç geleneksel fosil enerji ekonomik taşıyıcısı, yeni yüzyılda hızla tükenecek, kullanım ve yanma sürecinde aynı zamanda sera etkisine neden olacak, büyük miktarda kirletici madde üretecek ve çevreyi kirletecektir. Çevre.

Bu nedenle fosil enerjiye olan bağımlılığın azaltılması, mevcut irrasyonel enerji kullanım yapısının değiştirilmesi, temiz ve kirlilikten arındırılmış yeni yenilenebilir enerji arayışının sağlanması zorunludur.

Şu anda yenilenebilir enerji temel olarak rüzgar enerjisi, hidrojen enerjisi, güneş enerjisi, biyokütle enerjisi, gelgit enerjisi ve jeotermal enerjiyi vb. içermektedir ve rüzgar enerjisi ve güneş enerjisi dünya çapında güncel araştırma noktalarıdır.

Bununla birlikte, çeşitli yenilenebilir enerji kaynaklarının verimli bir şekilde dönüştürülmesi ve depolanmasının sağlanması hala nispeten zordur, bu da bunların etkin bir şekilde kullanılmasını zorlaştırmaktadır.

Bu durumda yeni yenilenebilir enerjinin insanoğlu tarafından etkin bir şekilde kullanımının gerçekleştirilebilmesi için, güncel sosyal araştırmaların da ilgi odağı olan uygun ve verimli yeni enerji depolama teknolojisinin geliştirilmesi gerekmektedir.

Şu anda, en verimli ikincil pillerden biri olan lityum iyon piller, çeşitli elektronik cihazlarda, ulaşımda, havacılıkta ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.gelişme umutları daha zordur.

Sodyum ve lityumun fiziksel ve kimyasal özellikleri benzerdir ve enerji depolama etkisi vardır.Zengin içeriği, sodyum kaynağının eşit dağılımı ve düşük fiyatı nedeniyle, düşük maliyet ve yüksek verimlilik özelliklerine sahip büyük ölçekli enerji depolama teknolojisinde kullanılmaktadır.

Sodyum iyon pillerin pozitif ve negatif elektrot malzemeleri arasında katmanlı geçiş metali bileşikleri, polianyonlar, geçiş metali fosfatlar, çekirdek-kabuk nanopartikülleri, metal bileşikleri, sert karbon vb. bulunur.

Doğada son derece bol miktarda rezervi bulunan bir element olan karbon, ucuz ve elde edilmesi kolay bir elementtir ve sodyum iyon piller için anot malzemesi olarak oldukça fazla tanınmaktadır.

Grafitleşme derecesine göre karbon malzemeleri iki kategoriye ayrılabilir: grafitik karbon ve amorf karbon.

Amorf karbona ait olan sert karbon, 300 mAh/g sodyum depolama spesifik kapasitesi sergilerken, daha yüksek grafitleşme derecesine sahip karbon malzemelerinin, geniş yüzey alanı ve güçlü düzeni nedeniyle ticari kullanımı karşılaması zordur.

Bu nedenle pratik araştırmalarda çoğunlukla grafit olmayan sert karbon malzemeler kullanılır.

Sodyum iyon piller için anot malzemelerinin performansını daha da geliştirmek amacıyla, karbon malzemelerin hidrofilikliği ve iletkenliği, karbon malzemelerin enerji depolama performansını artırabilen iyon katkılama veya bileşik oluşturma yoluyla geliştirilebilir.

Sodyum iyon pilinin negatif elektrot malzemesi olan metal bileşikleri esas olarak iki boyutlu metal karbürler ve nitrürlerdir.İki boyutlu malzemelerin mükemmel özelliklerine ek olarak, bunlar yalnızca adsorpsiyon ve interkalasyon yoluyla sodyum iyonlarını depolamakla kalmaz, aynı zamanda sodyum ile birleşir. İyonların kombinasyonu, enerji depolama için kimyasal reaksiyonlar yoluyla kapasitans üretir, böylece enerji depolama etkisini büyük ölçüde artırır.

Metal bileşiklerin elde edilmesinin yüksek maliyeti ve zorluğu nedeniyle, karbon malzemeler hala sodyum iyon piller için ana anot malzemeleridir.

Katmanlı geçiş metali bileşiklerinin yükselişi grafenin keşfinden sonradır.Şu anda, sodyum iyon pillerde kullanılan iki boyutlu malzemeler esas olarak sodyum bazlı katmanlı NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4 vb.'yi içerir.

Polianyonik pozitif elektrot malzemeleri ilk olarak lityum iyon pil pozitif elektrotlarında kullanılmış, daha sonra sodyum iyon pillerde kullanılmıştır.Önemli temsili malzemeler arasında NaMnPO4 ve NaFeP04 gibi olivin kristalleri bulunur.

Geçiş metali fosfat ilk olarak lityum iyon pillerde pozitif elektrot malzemesi olarak kullanıldı.Sentez süreci nispeten olgundur ve birçok kristal yapı vardır.

Üç boyutlu bir yapı olarak fosfat, sodyum iyonlarının deinterkalasyonuna ve interkalasyonuna yardımcı olan bir çerçeve yapısı oluşturur ve daha sonra mükemmel enerji depolama performansına sahip sodyum iyon pilleri elde eder.

Çekirdek-kabuk yapı malzemesi, sodyum iyon piller için son yıllarda ortaya çıkan yeni bir anot malzemesi türüdür.Orijinal malzemelere dayanan bu malzeme, zarif yapısal tasarım sayesinde içi boş bir yapıya kavuşmuştur.

Daha yaygın çekirdek-kabuk yapısı malzemeleri arasında içi boş kobalt selenit nanoküpleri, Fe-N ortak katkılı çekirdek-kabuk sodyum vanadat nanoküreleri, gözenekli karbon içi boş kalay oksit nanoküreleri ve diğer içi boş yapılar bulunur.

Büyülü içi boş ve gözenekli yapıyla birleşen mükemmel özellikleri nedeniyle, elektrolite daha fazla elektrokimyasal aktiviteye maruz kalır ve aynı zamanda verimli enerji depolaması sağlamak için elektrolitin iyon hareketliliğini de büyük ölçüde destekler.

Küresel yenilenebilir enerji, enerji depolama teknolojisinin gelişimini teşvik ederek yükselmeye devam ediyor.

Şu anda, farklı enerji depolama yöntemlerine göre fiziksel enerji depolama ve elektrokimyasal enerji depolamaya bölünebilir.

Elektrokimyasal enerji depolama, yüksek güvenlik, düşük maliyet, esnek kullanım ve yüksek verimlilik avantajları nedeniyle günümüzün yeni enerji depolama teknolojisinin gelişim standartlarını karşılamaktadır.

Farklı elektrokimyasal reaksiyon süreçlerine göre, elektrokimyasal enerji depolama güç kaynakları esas olarak süper kapasitörler, kurşun-asit piller, yakıt güç pilleri, nikel-metal hidrit piller, sodyum-kükürt piller ve lityum-iyon pilleri içerir.

Enerji depolama teknolojisinde esnek elektrot malzemeleri, tasarım çeşitliliği, esnekliği, düşük maliyeti ve çevre koruma özellikleri nedeniyle birçok bilim insanının araştırma ilgisini çekmiştir.

Karbon malzemelerin özel termokimyasal stabilitesi, iyi elektrik iletkenliği, yüksek mukavemeti ve olağandışı mekanik özellikleri vardır; bu da onları lityum iyon piller ve sodyum iyon piller için umut verici elektrotlar haline getirir.

Süper kapasitörler, yüksek akım koşullarında hızlı bir şekilde şarj edilip deşarj edilebilir ve 100.000'den fazla çevrim ömrüne sahiptir.Kapasitörler ve piller arasında yeni bir tür özel elektrokimyasal enerji depolama güç kaynağıdırlar.

Süper kapasitörler, yüksek güç yoğunluğu ve yüksek enerji dönüşüm oranı özelliklerine sahiptir, ancak enerji yoğunlukları düşüktür, kendi kendine deşarj olmaya eğilimlidirler ve uygunsuz kullanıldıklarında elektrolit sızıntısına eğilimlidirler.

Yakıt güç hücresi şarj edilmeme, büyük kapasite, yüksek özgül kapasite ve geniş özgül güç aralığı özelliklerine sahip olmasına rağmen, yüksek çalışma sıcaklığı, yüksek maliyet fiyatı ve düşük enerji dönüşüm verimliliği onu yalnızca ticarileştirme sürecinde kullanılabilir kılmaktadır.Belirli kategorilerde kullanılır.

Kurşun-asit piller düşük maliyet, gelişmiş teknoloji ve yüksek güvenlik avantajlarına sahiptir ve sinyal baz istasyonlarında, elektrikli bisikletlerde, otomobillerde ve şebeke enerji depolamada yaygın olarak kullanılmaktadır.Çevreyi kirleten kısa tahtalar, enerji depolama pilleri için giderek artan gereksinimleri ve standartları karşılayamamaktadır.

Ni-MH piller güçlü çok yönlülük, düşük kalorifik değer, büyük monomer kapasitesi ve kararlı deşarj özelliklerine sahiptir, ancak ağırlıkları nispeten büyüktür ve pil serisi yönetiminde kolayca tek pilin erimesine yol açabilecek birçok sorun vardır. pil ayırıcılar.