Energija, kao materijalna osnova za napredak ljudske civilizacije, oduvijek je igrala važnu ulogu.To je nezamjenjiva garancija za razvoj ljudskog društva.Zajedno sa vodom, vazduhom i hranom, on predstavlja neophodne uslove za ljudski opstanak i direktno utiče na ljudski život..

Razvoj energetske industrije doživio je dvije velike transformacije iz “ere” drva za ogrjev u “eru” uglja, a zatim iz “ere” uglja u “eru” nafte.Sada je počelo da se menja iz „ere“ nafte u „eru“ promene obnovljive energije.

Od uglja kao glavnog izvora početkom 19. stoljeća do nafte kao glavnog izvora sredinom 20. stoljeća, ljudi su koristili fosilnu energiju u velikim razmjerima više od 200 godina.Međutim, globalna energetska struktura kojom dominira fosilna energija čini je da više nije daleko od iscrpljivanja fosilne energije.

Tri tradicionalna ekonomska nosioca fosilne energije koje predstavljaju ugalj, nafta i prirodni gas će se u novom veku ubrzano iscrpljivati, a u procesu upotrebe i sagorevanja izazivaće i efekat staklene bašte, generisati veliku količinu zagađivača i zagađivati okoliš.

Stoga je imperativ smanjiti ovisnost o fosilnoj energiji, promijeniti postojeću neracionalnu strukturu korištenja energije i tražiti čistu i nezagađenu novu obnovljivu energiju.

Trenutno, obnovljiva energija uglavnom uključuje energiju vjetra, energiju vodika, solarnu energiju, energiju biomase, energiju plime i oseke i geotermalnu energiju, itd., a energija vjetra i solarna energija su trenutna žarišta istraživanja širom svijeta.

Međutim, i dalje je relativno teško postići efikasnu konverziju i skladištenje različitih obnovljivih izvora energije, što otežava njihovo efikasno korištenje.

U ovom slučaju, da bi se realizovalo efektivno korišćenje nove obnovljive energije od strane ljudi, neophodno je razviti pogodnu i efikasnu novu tehnologiju skladištenja energije, koja je takođe vruća tačka u aktuelnim društvenim istraživanjima.

Trenutno, litijum-jonske baterije, kao jedna od najefikasnijih sekundarnih baterija, imaju široku primenu u raznim elektronskim uređajima, transportu, vazduhoplovstvu i drugim oblastima., izgledi za razvoj su teži.

Fizička i hemijska svojstva natrijuma i litijuma su slična i ima efekat skladištenja energije.Zbog svog bogatog sadržaja, ujednačene distribucije izvora natrijuma i niske cijene, koristi se u tehnologiji skladištenja energije velikih razmjera, koja ima karakteristike niske cijene i visoke efikasnosti.

Materijali pozitivnih i negativnih elektroda natrijum jonskih baterija uključuju slojevite spojeve prelaznih metala, polianione, fosfate prelaznih metala, nanočestice jezgra-ljuske, jedinjenja metala, tvrdi ugljenik itd.

Kao element s izuzetno obilnim rezervama u prirodi, ugljik je jeftin i lako ga je nabaviti, a stekao je i veliko priznanje kao anodni materijal za natrijum-jonske baterije.

Prema stepenu grafitizacije, ugljenični materijali se mogu podeliti u dve kategorije: grafitni ugljenik i amorfni ugljenik.

Tvrdi ugljenik, koji pripada amorfnom ugljeniku, pokazuje specifičan kapacitet skladištenja natrijuma od 300 mAh/g, dok se ugljenični materijali sa višim stepenom grafitizacije teško mogu koristiti za komercijalnu upotrebu zbog njihove velike površine i jakog reda.

Stoga se u praktičnim istraživanjima uglavnom koriste negrafitni tvrdi ugljični materijali.

Kako bi se dodatno poboljšale performanse anodnih materijala za natrijum-jonske baterije, hidrofilnost i provodljivost ugljičnih materijala mogu se poboljšati pomoću ionskog dopinga ili mešanja, što može poboljšati performanse skladištenja energije ugljičnih materijala.

Kao materijal negativne elektrode natrijum jonske baterije, metalna jedinjenja su uglavnom dvodimenzionalni metalni karbidi i nitridi.Pored odličnih karakteristika dvodimenzionalnih materijala, oni ne samo da mogu skladištiti ione natrijuma adsorpcijom i interkalacijom, već i kombinovati sa natrijumom. Kombinacija jona generiše kapacitet kroz hemijske reakcije za skladištenje energije, čime se značajno poboljšava efekat skladištenja energije.

Zbog visoke cijene i poteškoća u dobivanju metalnih spojeva, ugljični materijali su i dalje glavni anodni materijali za natrijum-jonske baterije.

Uspon slojevitih spojeva prelaznih metala je nakon otkrića grafena.Trenutno, dvodimenzionalni materijali koji se koriste u natrijum-jonskim baterijama uglavnom uključuju slojeviti NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4, itd.

Polianionski pozitivni elektrodni materijali prvo su korišteni u pozitivnim elektrodama litijum-jonskih baterija, a kasnije su korišteni u natrijum-jonskim baterijama.Važni reprezentativni materijali uključuju kristale olivina kao što su NaMnPO4 i NaFePO4.

Fosfat prijelaznog metala je izvorno korišten kao materijal pozitivne elektrode u litijum-jonskim baterijama.Proces sinteze je relativno zreo i postoji mnogo kristalnih struktura.

Fosfat, kao trodimenzionalna struktura, gradi okvirnu strukturu koja je pogodna za deinterkalaciju i interkalaciju natrijum jona, a zatim dobija natrijum-jonske baterije sa odličnim performansama skladištenja energije.

Materijal strukture jezgra-ljuska je novi tip anodnog materijala za natrijum-jonske baterije koji se pojavio tek posljednjih godina.Na osnovu originalnih materijala, ovaj materijal je postigao šuplju strukturu kroz izuzetan strukturalni dizajn.

Češći materijali za strukturu jezgra-ljuska uključuju šuplje nanokocke kobalt selenida, nanosfere natrijum-vanadata dopirane sa jezgrom i ljuskom, porozne šuplje nanosfere kalajnog oksida i druge šuplje strukture.

Zbog svojih odličnih karakteristika, zajedno sa magičnom šupljom i poroznom strukturom, elektrolitu je izloženo više elektrohemijske aktivnosti, a istovremeno u velikoj meri podstiče pokretljivost jona elektrolita kako bi se postiglo efikasno skladištenje energije.

Globalna obnovljiva energija nastavlja da raste, promovišući razvoj tehnologije skladištenja energije.

Trenutno, prema različitim metodama skladištenja energije, može se podijeliti na skladištenje fizičke energije i elektrohemijsko skladištenje energije.

Elektrohemijsko skladištenje energije zadovoljava razvojne standarde današnje nove tehnologije skladištenja energije zbog svojih prednosti visoke sigurnosti, niske cene, fleksibilne upotrebe i visoke efikasnosti.

Prema različitim procesima elektrohemijske reakcije, izvori energije za skladištenje elektrohemijske energije uglavnom uključuju superkondenzatore, olovno-kiselinske baterije, baterije za gorivo, nikl-metal hidridne baterije, natrijum-sumporne baterije i litijum-jonske baterije.

U tehnologiji skladištenja energije, fleksibilni materijali za elektrode privukli su istraživačke interese mnogih naučnika zbog svoje raznovrsnosti dizajna, fleksibilnosti, niske cijene i karakteristika zaštite okoliša.

Ugljični materijali imaju posebnu termohemijsku stabilnost, dobru električnu provodljivost, visoku čvrstoću i neobična mehanička svojstva, što ih čini obećavajućim elektrodama za litijum-jonske baterije i natrijum-jonske baterije.

Superkondenzatori se mogu brzo puniti i prazniti u uslovima velike struje i imaju životni vek od više od 100.000 puta.Oni su nova vrsta posebnog elektrohemijskog napajanja za skladištenje energije između kondenzatora i baterija.

Superkondenzatori imaju karakteristike velike gustine snage i visoke stope konverzije energije, ali je njihova gustoća energije niska, skloni su samopražnjenju i skloni su curenju elektrolita kada se koriste nepravilno.

Iako gorivne ćelije imaju karakteristike bez punjenja, velikog kapaciteta, visokog specifičnog kapaciteta i širokog specifičnog raspona snage, njegova visoka radna temperatura, visoka cijena i niska efikasnost konverzije energije čine je dostupnom samo u procesu komercijalizacije.koristi se u određenim kategorijama.

Olovne baterije imaju prednosti niske cijene, zrele tehnologije i visoke sigurnosti i naširoko se koriste u signalnim baznim stanicama, električnim biciklima, automobilima i skladištima energije u mreži.Kratke ploče kao što su one koje zagađuju okolinu ne mogu zadovoljiti sve veće zahtjeve i standarde za baterije za skladištenje energije.

Ni-MH baterije imaju karakteristike snažne svestranosti, niske kalorijske vrijednosti, velikog kapaciteta monomera i stabilnih karakteristika pražnjenja, ali njihova težina je relativno velika, a postoji mnogo problema u upravljanju serijama baterija, što može lako dovesti do topljenja pojedinačnih baterija. separatori baterija.