ენერგია, როგორც კაცობრიობის ცივილიზაციის პროგრესის მატერიალური საფუძველი, ყოველთვის მნიშვნელოვან როლს თამაშობდა.ეს არის ადამიანური საზოგადოების განვითარების შეუცვლელი გარანტია.წყალთან, ჰაერთან და საკვებთან ერთად ის წარმოადგენს ადამიანის გადარჩენის აუცილებელ პირობებს და პირდაპირ გავლენას ახდენს ადამიანის ცხოვრებაზე..

ენერგეტიკული ინდუსტრიის განვითარებამ განიცადა ორი ძირითადი ტრანსფორმაცია შეშის „ეპოქიდან“ ქვანახშირის „ეპოქაში“, შემდეგ კი ნახშირის „ეპოქიდან“ ნავთობის „ეპოქაში“.ახლა დაიწყო ნავთობის „ეპოქიდან“ განახლებადი ენერგიის ცვლილების „ეპოქაში“ გადასვლა.

ქვანახშირი, როგორც მე-19 საუკუნის დასაწყისის მთავარი წყარო, ნავთობი, როგორც მთავარი წყარო მე-20 საუკუნის შუა წლებში, ადამიანები 200 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში იყენებდნენ წიაღისეულ ენერგიას ფართო მასშტაბით.თუმცა, გლობალური ენერგეტიკული სტრუქტურა, სადაც დომინირებს წიაღისეული ენერგია, ხდის მას შორს აღარ არის წიაღისეული ენერგიის ამოწურვა.

სამი ტრადიციული წიაღისეული ენერგიის ეკონომიკური მატარებელი, რომლებიც წარმოდგენილია ქვანახშირით, ნავთობით და ბუნებრივი აირით, ახალ საუკუნეში სწრაფად ამოიწურება და გამოყენებისა და წვის პროცესში, ასევე გამოიწვევს სათბურის ეფექტს, წარმოქმნის დიდი რაოდენობით დამაბინძურებლებს და დააბინძურებს. გარემო.

აქედან გამომდინარე, აუცილებელია წიაღისეულ ენერგიაზე დამოკიდებულების შემცირება, არსებული ირაციონალური ენერგიის გამოყენების სტრუქტურის შეცვლა და სუფთა და დაბინძურებისგან თავისუფალი ახალი განახლებადი ენერგიის ძიება.

ამჟამად განახლებადი ენერგია ძირითადად მოიცავს ქარის ენერგიას, წყალბადის ენერგიას, მზის ენერგიას, ბიომასის ენერგიას, მოქცევის ენერგიას და გეოთერმული ენერგიას და ა.

თუმცა, ჯერ კიდევ შედარებით რთულია განახლებადი ენერგიის სხვადასხვა წყაროების ეფექტური კონვერტაციისა და შენახვის მიღწევა, რაც ართულებს მათ ეფექტურად გამოყენებას.

ამ შემთხვევაში, ადამიანების მიერ ახალი განახლებადი ენერგიის ეფექტური გამოყენების რეალიზებისთვის, აუცილებელია შეიმუშაოს ახალი ენერგიის შენახვის მოსახერხებელი და ეფექტური ტექნოლოგია, რომელიც ასევე ცხელი წერტილია მიმდინარე სოციალურ კვლევებში.

დღეისათვის ლითიუმ-იონური ბატარეები, როგორც ერთ-ერთი ყველაზე ეფექტური მეორადი ბატარეები, ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა ელექტრონულ მოწყობილობებში, ტრანსპორტირებაში, აერონავტიკაში და სხვა სფეროებში., განვითარების პერსპექტივები უფრო რთულია.

ნატრიუმის და ლითიუმის ფიზიკური და ქიმიური თვისებები მსგავსია და მას აქვს ენერგიის შესანახი ეფექტი.მისი მდიდარი შემცველობის, ნატრიუმის წყაროს ერთგვაროვანი განაწილებისა და დაბალი ფასის გამო, იგი გამოიყენება ფართომასშტაბიანი ენერგიის შენახვის ტექნოლოგიაში, რომელსაც აქვს დაბალი ღირებულებისა და მაღალი ეფექტურობის მახასიათებლები.

ნატრიუმის იონური ბატარეების დადებითი და უარყოფითი ელექტროდების მასალებს მიეკუთვნება ფენიანი გარდამავალი ლითონის ნაერთები, პოლიანიონები, გარდამავალი ლითონის ფოსფატები, ბირთვის გარსის ნანონაწილაკები, ლითონის ნაერთები, მყარი ნახშირბადი და ა.შ.

როგორც ბუნებაში უკიდურესად უხვი რეზერვების მქონე ელემენტი, ნახშირბადი იაფი და ადვილად მოსაპოვებელია და მან მოიპოვა დიდი აღიარება, როგორც ანოდის მასალა ნატრიუმ-იონური ბატარეებისთვის.

გრაფიტიზაციის ხარისხის მიხედვით, ნახშირბადის მასალები შეიძლება დაიყოს ორ კატეგორიად: გრაფიკული ნახშირბადი და ამორფული ნახშირბადი.

მყარი ნახშირბადი, რომელიც მიეკუთვნება ამორფულ ნახშირბადს, ავლენს ნატრიუმის შენახვის სპეციფიკურ სიმძლავრეს 300 mAh/g, ხოლო ნახშირბადის მასალები გრაფიტიზაციის უფრო მაღალი ხარისხით ძნელია კომერციული გამოყენებისთვის მათი დიდი ზედაპირის ფართობისა და ძლიერი წესრიგის გამო.

ამიტომ, არაგრაფიტის მყარი ნახშირბადის მასალები ძირითადად გამოიყენება პრაქტიკულ კვლევებში.

ნატრიუმ-იონური ბატარეებისთვის ანოდური მასალების მუშაობის შემდგომი გაუმჯობესების მიზნით, ნახშირბადის მასალების ჰიდროფილურობა და გამტარობა შეიძლება გაუმჯობესდეს იონური დოპინგის ან კომპოზიციის საშუალებით, რამაც შეიძლება გააძლიეროს ნახშირბადის მასალების ენერგიის შენახვის ეფექტურობა.

როგორც ნატრიუმის იონური ბატარეის უარყოფითი ელექტროდის მასალა, ლითონის ნაერთები ძირითადად არის ორგანზომილებიანი ლითონის კარბიდები და ნიტრიდები.ორგანზომილებიანი მასალების შესანიშნავი მახასიათებლების გარდა, მათ შეუძლიათ არა მხოლოდ ნატრიუმის იონების შენახვა ადსორბციით და ინტერკალაციის გზით, არამედ ნატრიუმთან შერწყმა.

ლითონის ნაერთების მიღების მაღალი ღირებულებისა და სირთულის გამო, ნახშირბადის მასალები კვლავ რჩება ნატრიუმ-იონური ბატარეების ძირითად ანოდურ მასალად.

ფენიანი გარდამავალი ლითონის ნაერთების ზრდა ხდება გრაფენის აღმოჩენის შემდეგ.დღეისათვის ნატრიუმ-იონურ ბატარეებში გამოყენებული ორგანზომილებიანი მასალები ძირითადად მოიცავს ნატრიუმზე დაფუძნებულ ფენოვან NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4 და ა.შ.

პოლიანიონური დადებითი ელექტროდის მასალები პირველად გამოიყენეს ლითიუმ-იონური ბატარეის დადებით ელექტროდებში, ხოლო მოგვიანებით გამოიყენეს ნატრიუმ-იონურ ბატარეებში.მნიშვნელოვანი წარმომადგენლობითი მასალები მოიცავს ოლივინის კრისტალებს, როგორიცაა NaMnPO4 და NaFePO4.

გარდამავალი ლითონის ფოსფატი თავდაპირველად გამოიყენებოდა როგორც დადებითი ელექტროდის მასალა ლითიუმ-იონურ ბატარეებში.სინთეზის პროცესი შედარებით მომწიფებულია და ბევრი კრისტალური სტრუქტურაა.

ფოსფატი, როგორც სამგანზომილებიანი სტრუქტურა, აშენებს ჩარჩო სტრუქტურას, რომელიც ხელს უწყობს ნატრიუმის იონების დეინტერკალაციას და ინტერკალაციას, შემდეგ კი იღებს ნატრიუმ-იონურ ბატარეებს ენერგიის შესანახი შესანიშნავი ეფექტურობით.

ბირთვი-გარსის სტრუქტურის მასალა არის ახალი ტიპის ანოდური მასალა ნატრიუმ-იონური ბატარეებისთვის, რომელიც მხოლოდ ბოლო წლებში გამოჩნდა.ორიგინალურ მასალებზე დაყრდნობით, ამ მასალამ მიაღწია ღრუ სტრუქტურას დახვეწილი სტრუქტურული დიზაინის წყალობით.

ბირთვის გარსის სტრუქტურის უფრო გავრცელებულ მასალებს მიეკუთვნება ღრუ კობალტის სელენიდის ნანოკუბები, Fe-N ერთობლივად დოპირებული ბირთვის გარსის ნატრიუმის ვანადატი ნანოსფეროები, ფოროვანი ნახშირბადის ღრუ კალის ოქსიდის ნანოსფეროები და სხვა ღრუ სტრუქტურები.

მისი შესანიშნავი მახასიათებლების გამო, ჯადოსნურ ღრუ და ფოროვან სტრუქტურასთან ერთად, მეტი ელექტროქიმიური აქტივობა ექვემდებარება ელექტროლიტს და ამავე დროს, ის ასევე მნიშვნელოვნად უწყობს ხელს ელექტროლიტის იონურ მოძრაობას ენერგიის ეფექტური შენახვის მისაღწევად.

გლობალური განახლებადი ენერგია აგრძელებს ზრდას, რაც ხელს უწყობს ენერგიის შენახვის ტექნოლოგიის განვითარებას.

ამჟამად, ენერგიის შენახვის სხვადასხვა მეთოდის მიხედვით, ის შეიძლება დაიყოს ფიზიკურ და ელექტროქიმიურ ენერგიად.

ელექტროქიმიური ენერგიის შენახვა აკმაყოფილებს დღევანდელი ენერგიის შენახვის ახალი ტექნოლოგიის განვითარების სტანდარტებს მაღალი უსაფრთხოების, დაბალი ღირებულების, მოქნილი გამოყენებისა და მაღალი ეფექტურობის უპირატესობების გამო.

სხვადასხვა ელექტროქიმიური რეაქციის პროცესების მიხედვით, ელექტროქიმიური ენერგიის შესანახი ენერგიის წყაროები ძირითადად მოიცავს სუპერკონდენსატორები, ტყვიის მჟავა ბატარეები, საწვავის კვების ბატარეები, ნიკელ-მეტალის ჰიდრიდის ბატარეები, ნატრიუმ-გოგირდის ბატარეები და ლითიუმ-იონური ბატარეები.

ენერგიის შენახვის ტექნოლოგიაში მოქნილი ელექტროდის მასალებმა მიიპყრო მრავალი მეცნიერის კვლევითი ინტერესი მათი დიზაინის მრავალფეროვნების, მოქნილობის, დაბალი ღირებულებისა და გარემოს დაცვის მახასიათებლების გამო.

ნახშირბადის მასალებს აქვთ განსაკუთრებული თერმოქიმიური სტაბილურობა, კარგი ელექტროგამტარობა, მაღალი სიმტკიცე და უჩვეულო მექანიკური თვისებები, რაც მათ პერსპექტიულ ელექტროდებს აქცევს ლითიუმ-იონური ბატარეებისთვის და ნატრიუმ-იონური ბატარეებისთვის.

სუპერკონდენსატორების დატენვა და დატენვა შესაძლებელია მაღალი დენის პირობებში და აქვთ 100000-ჯერ მეტი ციკლის სიცოცხლე.ეს არის ახალი ტიპის სპეციალური ელექტროქიმიური ენერგიის შესანახი ელექტრომომარაგება კონდენსატორებსა და ბატარეებს შორის.

სუპერკონდენსატორებს აქვთ მაღალი სიმძლავრის სიმკვრივისა და ენერგიის მაღალი გადაქცევის სიჩქარის მახასიათებლები, მაგრამ მათი ენერგიის სიმკვრივე დაბალია, ისინი მიდრეკილნი არიან თვითგანმუხტვისკენ და არასწორად გამოყენებისას მიდრეკილნი არიან ელექტროლიტების გაჟონვისკენ.

მიუხედავად იმისა, რომ საწვავის ელექტრო ელემენტს აქვს დატენვის არარსებობის, დიდი სიმძლავრის, მაღალი სპეციფიკური სიმძლავრის და სიმძლავრის ფართო სპექტრის მახასიათებლები, მისი მაღალი სამუშაო ტემპერატურა, მაღალი ღირებულება და დაბალი ენერგიის კონვერტაციის ეფექტურობა მას მხოლოდ კომერციალიზაციის პროცესში აქცევს.გამოიყენება გარკვეულ კატეგორიებში.

ტყვიის მჟავა ბატარეებს აქვთ დაბალი ღირებულება, მომწიფებული ტექნოლოგია და მაღალი უსაფრთხოება და ფართოდ გამოიყენება სიგნალის საბაზო სადგურებში, ელექტრო ველოსიპედებში, ავტომობილებში და ქსელის ენერგიის შესანახად.მოკლე დაფები, როგორიცაა გარემოს დაბინძურება, ვერ აკმაყოფილებს ენერგიის შესანახი ბატარეების სულ უფრო მაღალ მოთხოვნებსა და სტანდარტებს.

Ni-MH ბატარეებს აქვთ ძლიერი მრავალფეროვნების, დაბალი კალორიული ღირებულების, მონომერის დიდი სიმძლავრის და სტაბილური გამონადენის მახასიათებლები, მაგრამ მათი წონა შედარებით დიდია და ბევრი პრობლემაა ბატარეების სერიის მართვაში, რამაც შეიძლება ადვილად გამოიწვიოს ერთჯერადი დნობა. ბატარეის გამყოფები.