La energía, como base material del progreso de la civilización humana, siempre ha desempeñado un papel importante.Es una garantía indispensable para el desarrollo de la sociedad humana.Junto con el agua, el aire y los alimentos, constituye las condiciones necesarias para la supervivencia humana y afecta directamente la vida humana..

El desarrollo de la industria energética ha experimentado dos transformaciones importantes: desde la “era” de la leña a la “era” del carbón, y luego de la “era” del carbón a la “era” del petróleo.Ahora ha comenzado a pasar de la “era” del petróleo a la “era” del cambio de energías renovables.

Desde el carbón como fuente principal a principios del siglo XIX hasta el petróleo como fuente principal a mediados del siglo XX, los humanos hemos utilizado energía fósil a gran escala durante más de 200 años.Sin embargo, la estructura energética global dominada por la energía fósil hace que ya no esté lejos del agotamiento de la energía fósil.

Los tres vectores económicos tradicionales de energía fósil representados por el carbón, el petróleo y el gas natural se agotarán rápidamente en el nuevo siglo y, en el proceso de uso y combustión, también provocarán el efecto invernadero, generarán una gran cantidad de contaminantes y contaminarán. el entorno.

Por lo tanto, es imperativo reducir la dependencia de la energía fósil, cambiar la estructura de uso irracional de la energía existente y buscar nuevas energías renovables limpias y libres de contaminación.

En la actualidad, las energías renovables incluyen principalmente energía eólica, energía de hidrógeno, energía solar, energía de biomasa, energía mareomotriz y energía geotérmica, etc., y la energía eólica y la energía solar son puntos de investigación actuales en todo el mundo.

Sin embargo, todavía es relativamente difícil lograr una conversión y almacenamiento eficientes de diversas fuentes de energía renovables, lo que dificulta su utilización eficaz.

En este caso, para lograr la utilización efectiva de nuevas energías renovables por parte de los seres humanos, es necesario desarrollar nuevas tecnologías de almacenamiento de energía convenientes y eficientes, que también son un punto candente en la investigación social actual.

En la actualidad, las baterías de iones de litio, como una de las baterías secundarias más eficientes, se han utilizado ampliamente en diversos dispositivos electrónicos, transporte, aeroespacial y otros campos., las perspectivas de desarrollo son más difíciles.

Las propiedades físicas y químicas del sodio y el litio son similares y tiene un efecto de almacenamiento de energía.Debido a su rico contenido, distribución uniforme de la fuente de sodio y bajo precio, se utiliza en tecnología de almacenamiento de energía a gran escala, que tiene las características de bajo costo y alta eficiencia.

Los materiales de los electrodos positivos y negativos de las baterías de iones de sodio incluyen compuestos de metales de transición en capas, polianiones, fosfatos de metales de transición, nanopartículas núcleo-cubierta, compuestos metálicos, carbono duro, etc.

Como elemento con reservas extremadamente abundantes en la naturaleza, el carbono es barato y fácil de obtener, y ha ganado mucho reconocimiento como material de ánodo para baterías de iones de sodio.

Según el grado de grafitización, los materiales de carbono se pueden dividir en dos categorías: carbono grafítico y carbono amorfo.

El carbono duro, que pertenece al carbono amorfo, exhibe una capacidad específica de almacenamiento de sodio de 300 mAh/g, mientras que los materiales de carbono con un mayor grado de grafitización son difíciles de cumplir con el uso comercial debido a su gran superficie y su fuerte orden.

Por lo tanto, los materiales de carbono duro sin grafito se utilizan principalmente en la investigación práctica.

Para mejorar aún más el rendimiento de los materiales anódicos para baterías de iones de sodio, la hidrofilicidad y la conductividad de los materiales de carbono se pueden mejorar mediante dopaje o combinación de iones, lo que puede mejorar el rendimiento de almacenamiento de energía de los materiales de carbono.

Como material del electrodo negativo de la batería de iones de sodio, los compuestos metálicos son principalmente carburos y nitruros metálicos bidimensionales.Además de las excelentes características de los materiales bidimensionales, no solo pueden almacenar iones de sodio mediante adsorción e intercalación, sino que también se combinan con sodio. La combinación de iones genera capacitancia a través de reacciones químicas para el almacenamiento de energía, mejorando así en gran medida el efecto de almacenamiento de energía.

Debido al alto costo y la dificultad de obtener compuestos metálicos, los materiales de carbono siguen siendo los principales materiales anódicos para las baterías de iones de sodio.

El auge de los compuestos de metales de transición en capas se produce tras el descubrimiento del grafeno.En la actualidad, los materiales bidimensionales utilizados en las baterías de iones de sodio incluyen principalmente NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4, etc.

Los materiales de electrodos positivos polianiónicos se utilizaron por primera vez en electrodos positivos de baterías de iones de litio y luego en baterías de iones de sodio.Los materiales representativos importantes incluyen cristales de olivino como NaMnPO4 y NaFePO4.

El fosfato de metal de transición se utilizó originalmente como material de electrodo positivo en baterías de iones de litio.El proceso de síntesis es relativamente maduro y existen muchas estructuras cristalinas.

El fosfato, como estructura tridimensional, construye una estructura marco que favorece la desintercalación e intercalación de iones de sodio, y luego obtiene baterías de iones de sodio con un excelente rendimiento de almacenamiento de energía.

El material de estructura núcleo-carcasa es un nuevo tipo de material anódico para baterías de iones de sodio que ha surgido en los últimos años.Basado en los materiales originales, este material ha logrado una estructura hueca mediante un exquisito diseño estructural.

Los materiales de estructura núcleo-cubierta más comunes incluyen nanocubos huecos de seleniuro de cobalto, nanoesferas de vanadato de sodio núcleo-cubierta co-dopadas con Fe-N, nanoesferas porosas de óxido de estaño huecas de carbono y otras estructuras huecas.

Debido a sus excelentes características, junto con la mágica estructura hueca y porosa, el electrolito está expuesto a más actividad electroquímica y, al mismo tiempo, también promueve en gran medida la movilidad iónica del electrolito para lograr un almacenamiento de energía eficiente.

La energía renovable global continúa aumentando, promoviendo el desarrollo de tecnología de almacenamiento de energía.

En la actualidad, según los diferentes métodos de almacenamiento de energía, se puede dividir en almacenamiento de energía física y almacenamiento de energía electroquímica.

El almacenamiento de energía electroquímico cumple con los estándares de desarrollo de la nueva tecnología de almacenamiento de energía actual debido a sus ventajas de alta seguridad, bajo costo, uso flexible y alta eficiencia.

Según los diferentes procesos de reacción electroquímica, las fuentes de energía de almacenamiento de energía electroquímica incluyen principalmente supercondensadores, baterías de plomo-ácido, baterías de combustible, baterías de níquel-hidruro metálico, baterías de sodio-azufre y baterías de iones de litio.

En la tecnología de almacenamiento de energía, los materiales de electrodos flexibles han atraído el interés de investigación de muchos científicos debido a su diversidad de diseños, flexibilidad, bajo costo y características de protección ambiental.

Los materiales de carbono tienen una estabilidad termoquímica especial, buena conductividad eléctrica, alta resistencia y propiedades mecánicas inusuales, lo que los convierte en electrodos prometedores para baterías de iones de litio y de iones de sodio.

Los supercondensadores se pueden cargar y descargar rápidamente en condiciones de alta corriente y tienen un ciclo de vida de más de 100.000 veces.Son un nuevo tipo de fuente de alimentación de almacenamiento de energía electroquímica especial entre condensadores y baterías.

Los supercondensadores tienen las características de alta densidad de potencia y alta tasa de conversión de energía, pero su densidad de energía es baja, son propensos a la autodescarga y a fugas de electrolitos cuando se usan incorrectamente.

Aunque la pila de energía de combustible tiene las características de no cargarse, gran capacidad, alta capacidad específica y amplio rango de potencia específica, su alta temperatura de funcionamiento, alto precio de coste y baja eficiencia de conversión de energía la hacen sólo disponible en el proceso de comercialización.utilizados en determinadas categorías.

Las baterías de plomo-ácido tienen las ventajas de un bajo costo, una tecnología madura y una alta seguridad, y se han utilizado ampliamente en estaciones base de señales, bicicletas eléctricas, automóviles y almacenamiento de energía en red.Los tableros cortos que contaminan el medio ambiente no pueden cumplir con los requisitos y estándares cada vez más altos para las baterías de almacenamiento de energía.

Las baterías Ni-MH tienen las características de gran versatilidad, bajo poder calorífico, gran capacidad de monómero y características de descarga estable, pero su peso es relativamente grande y existen muchos problemas en la gestión de series de baterías, que pueden conducir fácilmente a la fusión de una sola. Separadores de baterías.