Адамзат өркениетінің прогресінің материалдық негізі ретінде энергетика әрқашан маңызды рөл атқарды.Бұл адамзат қоғамының дамуының таптырмас кепілі.Ол сумен, ауамен, тамақпен бірге адамның тіршілігіне қажетті жағдайларды құрайды және адам өміріне тікелей әсер етеді..

Энергетика саласының дамуы отын «дәуірінен» көмір «дәуіріне», одан кейін көмір «дәуірінен» мұнай «дәуіріне» дейін екі үлкен өзгерісті бастан кешірді.Қазір ол мұнай «дәуірінен» жаңартылатын энергия көздерін өзгерту «дәуіріне» ауыса бастады.

19 ғасырдың басындағы негізгі көз ретіндегі көмірден 20 ғасырдың ортасындағы негізгі көз ретінде мұнайға дейін адамдар қазба энергиясын 200 жылдан астам уақыт бойы кең көлемде пайдаланды.Дегенмен, қазба энергиясы үстемдік ететін жаһандық энергетикалық құрылым оны қазба энергиясының сарқылуынан алыс емес етеді.

Көмір, мұнай және табиғи газдан тұратын үш дәстүрлі қазбалық энергияның экономикалық тасымалдаушылары жаңа ғасырда тез таусылады және пайдалану және жану процесінде парниктік әсерді тудырады, ластаушы заттардың үлкен мөлшерін тудырады және ластайды. қоршаған орта.

Сондықтан қазбалық энергияға тәуелділікті азайту, энергияны ұтымсыз пайдалану құрылымын өзгерту, таза және ластанбаған жаңа жаңартылатын энергияны іздеу өте маңызды.

Қазіргі уақытта жаңартылатын энергияға негізінен жел энергиясы, сутегі энергиясы, күн энергиясы, биомасса энергиясы, толқындар энергиясы және геотермалдық энергия және т.б. кіреді, ал жел энергиясы мен күн энергиясы бүкіл әлем бойынша қазіргі зерттеу нүктелері болып табылады.

Дегенмен, әртүрлі жаңартылатын энергия көздерін тиімді түрлендіруге және сақтауға қол жеткізу әлі де салыстырмалы түрде қиын, сондықтан оларды тиімді пайдалану қиынға соғады.

Бұл жағдайда адамның жаңа жаңартылатын энергияны тиімді пайдалануын жүзеге асыру үшін энергияны сақтаудың ыңғайлы және тиімді жаңа технологиясын жасау қажет, бұл да қазіргі әлеуметтік зерттеулердің ыстық нүктесі болып табылады.

Қазіргі уақытта литий-иондық аккумуляторлар ең тиімді қосалқы батареялардың бірі ретінде әртүрлі электронды құрылғыларда, көлікте, аэроғарыштық және басқа салаларда кеңінен қолданылады., даму перспективалары қиынырақ.

Натрий мен литийдің физикалық және химиялық қасиеттері ұқсас және ол энергия сақтаушы әсерге ие.Оның бай мазмұнына, натрий көзінің біркелкі таралуына және төмен бағасына байланысты ол төмен және жоғары тиімділік сипаттамаларына ие кең ауқымды энергия сақтау технологиясында қолданылады.

Натрий-иондық аккумуляторлардың оң және теріс электродтық материалдарына қабаттасқан өтпелі металл қосылыстары, полианиондар, өтпелі металл фосфаттары, ядро-қабық нанобөлшектері, металл қосылыстары, қатты көміртек және т.б.

Табиғатта өте мол қоры бар элемент ретінде көміртегі арзан және оңай алынады және натрий-иондық аккумуляторлар үшін анодтық материал ретінде көп танылды.

Графиттену дәрежесі бойынша көміртекті материалдарды екі категорияға бөлуге болады: графиттік көміртек және аморфты көміртек.

Аморфты көміртекке жататын қатты көміртегі 300 мАч/г натрийді сақтау сыйымдылығын көрсетеді, ал графиттену дәрежесі жоғары көміртекті материалдардың үлкен бетінің ауданы мен күшті тәртібіне байланысты коммерциялық мақсатта пайдалану қиын.

Сондықтан графит емес қатты көміртекті материалдар негізінен практикалық зерттеулерде қолданылады.

Натрий-иондық аккумуляторларға арналған анодтық материалдардың өнімділігін одан әрі жақсарту үшін көміртекті материалдардың гидрофильділігі мен өткізгіштігін ионды қоспалау немесе қоспалау арқылы жақсартуға болады, бұл көміртекті материалдардың энергия сақтау өнімділігін арттырады.

Натрий иондық батареяның теріс электродтық материалы ретінде металл қосылыстары негізінен екі өлшемді металл карбидтері мен нитридтері болып табылады.Екі өлшемді материалдардың тамаша сипаттамаларынан басқа, олар натрий иондарын адсорбция және интеркалация арқылы сақтап қана қоймай, сонымен қатар натриймен біріктіре алады. Иондардың қосындысы энергияны сақтауға арналған химиялық реакциялар арқылы сыйымдылықты тудырады, осылайша энергияны сақтау әсерін айтарлықтай жақсартады.

Металл қосылыстарын алудың жоғары құны мен қиындығына байланысты көміртекті материалдар әлі күнге дейін натрий-ионды батареялар үшін негізгі анодтық материалдар болып табылады.

Қабатты өтпелі металл қосылыстарының өсуі графеннің ашылуынан кейін болды.Қазіргі уақытта натрий-иондық батареяларда қолданылатын екі өлшемді материалдарға негізінен натрий негізіндегі қабатты NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4 және т.б.

Полианионды оң электродтық материалдар алдымен литий-ионды аккумулятордың оң электродтарында қолданылды, кейінірек натрий-ионды батареяларда қолданылды.Маңызды өкілдік материалдарға NaMnPO4 және NaFePO4 сияқты оливин кристалдары жатады.

Өтпелі металл фосфаты бастапқыда литий-ионды аккумуляторларда оң электрод материалы ретінде пайдаланылды.Синтез процесі салыстырмалы түрде жетілген және көптеген кристалдық құрылымдар бар.

Фосфат үш өлшемді құрылым ретінде натрий иондарының деинтеркалациясына және интеркалациясына қолайлы қаңқалық құрылымды құрады, содан кейін энергия сақтаудың тамаша өнімділігі бар натрий-ионды батареяларды алады.

Өзек-қабық құрылымы материалы соңғы жылдары ғана пайда болған натрий-иондық батареяларға арналған анодтық материалдың жаңа түрі болып табылады.Түпнұсқа материалдарға сүйене отырып, бұл материал керемет құрылымдық дизайн арқылы қуыс құрылымға қол жеткізді.

Неғұрлым кең тараған өзек-қабық құрылымының материалдарына қуыс кобальт селенидті нанокубкалар, Fe-N қосындылары бар өзек-қабық натрий ванадатының нанофералары, кеуекті көміртегі қуыс қалайы оксиді наносфералары және басқа қуыс құрылымдар жатады.

Сиқырлы қуыс және кеуекті құрылыммен үйлесетін тамаша сипаттамаларының арқасында электролитке көбірек электрохимиялық белсенділік әсер етеді және сонымен бірге ол энергияны тиімді сақтауға қол жеткізу үшін электролиттің иондық қозғалғыштығына айтарлықтай ықпал етеді.

Жаһандық жаңартылатын энергия энергияны сақтау технологиясының дамуына ықпал ететін өсуді жалғастыруда.

Қазіргі уақытта энергияны сақтаудың әртүрлі әдістеріне сәйкес оны физикалық энергияны сақтау және электрохимиялық энергия сақтау деп бөлуге болады.

Электрохимиялық энергияны сақтау жоғары қауіпсіздік, арзан баға, икемді пайдалану және жоғары тиімділік артықшылықтарының арқасында бүгінгі жаңа энергия сақтау технологиясының даму стандарттарына сәйкес келеді.

Әртүрлі электрохимиялық реакция процестеріне сәйкес электрохимиялық энергияны сақтау көздеріне негізінен суперконденсаторлар, қорғасын-қышқылды аккумуляторлар, отындық қуат батареялары, никель-металл гидридті аккумуляторлар, натрий-күкіртті аккумуляторлар және литий-ионды батареялар жатады.

Энергияны сақтау технологиясында икемді электродтық материалдар дизайн әртүрлілігі, икемділігі, төмен құны және қоршаған ортаны қорғау сипаттамаларына байланысты көптеген ғалымдардың ғылыми қызығушылығын тудырды.

Көміртекті материалдар ерекше термохимиялық тұрақтылыққа, жақсы электр өткізгіштікке, жоғары беріктікке және ерекше механикалық қасиеттерге ие, бұл оларды литий-ионды аккумуляторлар мен натрий-иондық батареялар үшін перспективалы электродтар етеді.

Суперконденсаторлар жоғары ток жағдайында тез зарядталады және разрядталады және циклдің қызмет ету мерзімі 100 000 еседен асады.Олар конденсаторлар мен аккумуляторлар арасындағы арнайы электрохимиялық энергия жинақтаушы қоректендірудің жаңа түрі болып табылады.

Суперконденсаторлар жоғары қуат тығыздығы мен жоғары энергияны түрлендіру жылдамдығының сипаттамаларына ие, бірақ олардың энергия тығыздығы төмен, олар өздігінен разрядтауға бейім және дұрыс пайдаланбаған кезде электролиттердің ағуына бейім.

Отын қуатының ұяшығы зарядталмайтын, үлкен сыйымдылық, жоғары меншікті сыйымдылық және кең меншікті қуат диапазоны сипаттамаларына ие болғанымен, оның жоғары жұмыс температурасы, жоғары құны және төмен энергияны түрлендіру тиімділігі оны тек коммерцияландыру процесінде қол жетімді етеді.белгілі бір санаттарда қолданылады.

Қорғасын-қышқылды аккумуляторлар арзан, жетілген технология және жоғары қауіпсіздік артықшылықтарына ие және сигналдық базалық станцияларда, электрлік велосипедтерде, автомобильдерде және электр энергиясын сақтауда кеңінен қолданылады.Қоршаған ортаны ластау сияқты қысқа тақталар энергия сақтау батареяларына қойылатын талаптар мен стандарттарға сәйкес келмейді.

Ni-MH батареялары күшті әмбебаптылық, төмен калориялық құндылық, үлкен мономер сыйымдылығы және тұрақты разрядтық сипаттамалар сипаттамаларына ие, бірақ олардың салмағы салыстырмалы түрде үлкен және батарея сериясын басқаруда көптеген мәселелер бар, олар бір батареяның балқуына әкелуі мүмкін. батарея бөлгіштері.