انرژی به عنوان پایه مادی پیشرفت تمدن بشری همواره نقش مهمی را ایفا کرده است.تضمینی ضروری برای توسعه جامعه بشری است.همراه با آب، هوا و غذا، شرایط لازم برای بقای انسان را تشکیل می دهد و مستقیماً بر زندگی انسان تأثیر می گذارد..

توسعه صنعت انرژی از «عصر» هیزم به «عصر» زغال‌سنگ و سپس از «عصر» زغال‌سنگ به «عصر» نفت، دستخوش دو تحول بزرگ شده است.اکنون تغییر از «عصر» نفت به «عصر» تغییر انرژی‌های تجدیدپذیر آغاز شده است.

از زغال سنگ به عنوان منبع اصلی در اوایل قرن نوزدهم تا نفت به عنوان منبع اصلی در اواسط قرن بیستم، بشر بیش از 200 سال است که از انرژی فسیلی در مقیاس بزرگ استفاده کرده است.با این حال، ساختار انرژی جهانی تحت تسلط انرژی فسیلی باعث می شود که دیگر از کاهش انرژی فسیلی دور نباشد.

سه حامل سنتی اقتصادی انرژی فسیلی که توسط زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی نشان داده می شوند، در قرن جدید به سرعت از بین خواهند رفت و در فرآیند استفاده و احتراق، باعث ایجاد اثر گلخانه ای، تولید مقدار زیادی آلاینده و آلودگی خواهد شد. محیط زیست.

بنابراین، کاهش وابستگی به انرژی های فسیلی، تغییر ساختار مصرف غیرمنطقی انرژی موجود، و جستجوی انرژی های تجدیدپذیر جدید پاک و بدون آلودگی ضروری است.

در حال حاضر انرژی های تجدیدپذیر عمدتاً شامل انرژی باد، انرژی هیدروژن، انرژی خورشیدی، انرژی زیست توده، انرژی جزر و مد و انرژی زمین گرمایی و غیره است و انرژی باد و انرژی خورشیدی کانون های تحقیقاتی فعلی در سراسر جهان هستند.

با این حال، هنوز دستیابی به تبدیل و ذخیره کارآمد منابع مختلف انرژی تجدیدپذیر نسبتاً دشوار است، بنابراین استفاده مؤثر از آنها دشوار است.

در این مورد، برای تحقق بهره‌برداری مؤثر از انرژی‌های تجدیدپذیر جدید توسط انسان، توسعه فناوری ذخیره‌سازی انرژی جدید راحت و کارآمد ضروری است که در تحقیقات اجتماعی کنونی نیز نقطه داغی است.

در حال حاضر باتری های لیتیوم یون به عنوان یکی از کارآمدترین باتری های ثانویه، به طور گسترده ای در دستگاه های مختلف الکترونیکی، حمل و نقل، هوافضا و سایر زمینه ها مورد استفاده قرار گرفته اند.، چشم انداز توسعه دشوارتر است.

خواص فیزیکی و شیمیایی سدیم و لیتیوم مشابه است و اثر ذخیره انرژی دارد.به دلیل محتوای غنی، توزیع یکنواخت منبع سدیم و قیمت پایین، در فناوری ذخیره سازی انرژی در مقیاس بزرگ استفاده می شود که ویژگی های کم هزینه و راندمان بالا را دارد.

مواد الکترود مثبت و منفی باتری‌های یون سدیم شامل ترکیبات لایه‌ای فلزات واسطه، پلی آنیون‌ها، فسفات‌های فلزات واسطه، نانوذرات پوسته هسته، ترکیبات فلزی، کربن سخت و غیره است.

کربن به عنوان عنصری با ذخایر بسیار فراوان در طبیعت، ارزان و آسان به دست می‌آید و به عنوان ماده آند برای باتری‌های یون سدیم شناخته شده است.

با توجه به درجه گرافیتی شدن، مواد کربنی را می توان به دو دسته کربن گرافیتی و کربن آمورف تقسیم کرد.

کربن سخت، که متعلق به کربن آمورف است، ظرفیت ذخیره‌سازی سدیم 300 میلی‌آمپر بر گرم را نشان می‌دهد، در حالی که مواد کربنی با درجه گرافیتی شدن بالاتر، به دلیل مساحت سطح بزرگ و نظم قوی، به سختی قابل استفاده تجاری هستند.

بنابراین، مواد کربن سخت غیر گرافیت عمدتاً در تحقیقات عملی استفاده می شوند.

به منظور بهبود بیشتر عملکرد مواد آند برای باتری‌های یون سدیم، آب دوستی و رسانایی مواد کربنی را می‌توان با استفاده از دوپینگ یا ترکیب یونی بهبود بخشید که می‌تواند عملکرد ذخیره انرژی مواد کربنی را افزایش دهد.

به عنوان ماده الکترود منفی باتری یون سدیم، ترکیبات فلزی عمدتاً کاربیدهای فلزی و نیتریدهای دو بعدی هستند.علاوه بر ویژگی‌های عالی مواد دوبعدی، آنها نه تنها می‌توانند یون‌های سدیم را از طریق جذب و درون‌سازی ذخیره کنند، بلکه می‌توانند با سدیم ترکیب شوند.

به دلیل هزینه زیاد و دشواری در به دست آوردن ترکیبات فلزی، مواد کربنی همچنان مواد اصلی آند برای باتری های سدیم یون هستند.

ظهور ترکیبات لایه ای فلزات واسطه پس از کشف گرافن است.در حال حاضر، مواد دو بعدی مورد استفاده در باتری‌های یون سدیم عمدتاً شامل NaxMO4 لایه‌ای مبتنی بر سدیم، NaxCoO4، NaxMnO4، NaxVO4، NaxFeO4 و غیره است.

مواد الکترود مثبت پلی یونی ابتدا در الکترودهای مثبت باتری لیتیوم یون استفاده شد و بعداً در باتری های یون سدیم استفاده شد.مواد نماینده مهم شامل کریستال های الیوین مانند NaMnPO4 و NaFePO4 است.

فسفات فلزی انتقالی در ابتدا به عنوان یک ماده الکترود مثبت در باتری های لیتیوم یون استفاده می شد.فرآیند سنتز نسبتاً بالغ است و ساختارهای کریستالی زیادی وجود دارد.

فسفات، به عنوان یک ساختار سه بعدی، ساختار چارچوبی را ایجاد می کند که برای جداسازی و درهم آمیختن یون های سدیم مساعد است و سپس باتری های سدیم-یون با عملکرد عالی ذخیره انرژی را به دست می آورد.

مواد ساختار پوسته هسته نوع جدیدی از مواد آند برای باتری‌های یون سدیم است که در سال‌های اخیر ظهور کرده است.بر اساس مواد اولیه، این ماده با طراحی ساختاری نفیس به ساختاری توخالی دست یافته است.

متداول‌ترین مواد ساختاری پوسته هسته شامل نانومکعب‌های سلنید کبالت توخالی، نانوکره‌های وانادات سدیم با پوسته هسته‌ای با Fe-N، نانوکره‌های اکسید قلع توخالی کربن متخلخل و دیگر ساختارهای توخالی هستند.

با توجه به ویژگی های عالی آن، همراه با ساختار توخالی و متخلخل جادویی، فعالیت الکتروشیمیایی بیشتری در معرض الکترولیت قرار می گیرد و در عین حال، تحرک یونی الکترولیت را برای دستیابی به ذخیره انرژی کارآمد به میزان زیادی ارتقا می دهد.

انرژی های تجدیدپذیر جهانی همچنان در حال افزایش است و توسعه فناوری ذخیره انرژی را ارتقا می دهد.

در حال حاضر، با توجه به روش های مختلف ذخیره انرژی، می توان آن را به ذخیره انرژی فیزیکی و ذخیره انرژی الکتروشیمیایی تقسیم کرد.

ذخیره‌سازی انرژی الکتروشیمیایی به دلیل مزایای آن در ایمنی بالا، هزینه کم، استفاده انعطاف‌پذیر و راندمان بالا، استانداردهای توسعه فناوری ذخیره‌سازی انرژی جدید امروزی را برآورده می‌کند.

با توجه به فرآیندهای مختلف واکنش الکتروشیمیایی، منابع انرژی ذخیره‌سازی انرژی الکتروشیمیایی عمدتاً شامل ابرخازن‌ها، باتری‌های سرب اسید، باتری‌های سوخت سوخت، باتری‌های هیدرید نیکل-فلز، باتری‌های سدیم-گوگرد و باتری‌های لیتیوم یونی هستند.

در فناوری ذخیره‌سازی انرژی، مواد الکترود انعطاف‌پذیر به دلیل تنوع طراحی، انعطاف‌پذیری، هزینه کم و ویژگی‌های حفاظت از محیط زیست، علایق تحقیقاتی بسیاری از دانشمندان را به خود جلب کرده‌اند.

مواد کربنی دارای پایداری حرارتی ویژه، رسانایی الکتریکی خوب، استحکام بالا و خواص مکانیکی غیرمعمول هستند که آنها را به الکترودهای امیدوارکننده ای برای باتری های لیتیوم یونی و باتری های یون سدیم تبدیل می کند.

ابرخازن ها می توانند به سرعت در شرایط جریان بالا شارژ و تخلیه شوند و عمر چرخه ای بیش از 100000 بار دارند.آنها نوع جدیدی از منبع تغذیه ویژه ذخیره انرژی الکتروشیمیایی بین خازن ها و باتری ها هستند.

ابرخازن ها دارای ویژگی های چگالی توان بالا و نرخ تبدیل انرژی بالا هستند، اما چگالی انرژی آنها کم است، آنها مستعد تخلیه خود هستند و در صورت استفاده نادرست مستعد نشت الکترولیت هستند.

اگرچه پیل قدرت سوختی ویژگی های عدم شارژ، ظرفیت زیاد، ظرفیت ویژه بالا و محدوده توان ویژه گسترده را دارد، دمای عملیاتی بالا، قیمت تمام شده بالا و راندمان تبدیل انرژی پایین آن را تنها در فرآیند تجاری سازی در دسترس قرار می دهد.در دسته بندی های خاصی استفاده می شود.

باتری های سرب اسید دارای مزایای کم هزینه، تکنولوژی بالغ و ایمنی بالا هستند و به طور گسترده در ایستگاه های پایه سیگنال، دوچرخه های برقی، خودروها و ذخیره سازی انرژی شبکه استفاده می شوند.تخته های کوتاه مانند آلوده کردن محیط زیست نمی توانند الزامات و استانداردهای بالاتر برای باتری های ذخیره انرژی را برآورده کنند.

باتری های Ni-MH دارای ویژگی های تطبیق پذیری قوی، ارزش حرارتی کم، ظرفیت مونومر زیاد و ویژگی های تخلیه پایدار هستند، اما وزن آنها نسبتا زیاد است و مشکلات زیادی در مدیریت سری باتری ها وجود دارد که می تواند به راحتی منجر به ذوب شدن تکی شود. جداکننده های باتری