Энергія, як матэрыяльная аснова прагрэсу чалавечай цывілізацыі, заўсёды адыгрывала важную ролю. Яна з'яўляецца неад'емнай гарантыяй развіцця чалавечага грамадства. Разам з вадой, паветрам і ежай яна складае неабходныя ўмовы для выжывання чалавека і непасрэдна ўплывае на яго жыццё.

Развіццё энергетычнай галіны зведала дзве буйныя трансфармацыі: ад «эры» дроў да «эры» вугалю, а затым ад «эры» вугалю да «эры» нафты. Цяпер яна пачала пераходзіць ад «эры» нафты да «эры» аднаўляльных крыніц энергіі.

Ад вугалю як асноўнай крыніцы ў пачатку 19 стагоддзя да нафты як асноўнай крыніцы ў сярэдзіне 20 стагоддзя, чалавецтва выкарыстоўвае выкапнёвае паліва ў вялікіх маштабах ужо больш за 200 гадоў. Аднак глабальная энергетычная структура, у якой дамінуюць выкапнёвыя крыніцы энергіі, ужо блізкая да вычарпання выкапнёвых крыніц энергіі.

Тры традыцыйныя носьбіты выкапнёвай энергіі, прадстаўленыя вуглём, нафтай і прыродным газам, хутка вычарпаюцца ў новым стагоддзі, і ў працэсе выкарыстання і спальвання яны таксама выклічуць парніковы эфект, генеруюць вялікую колькасць забруджвальных рэчываў і забруджваюць навакольнае асяроддзе.

Таму вельмі важна скараціць залежнасць ад выкапнёвага паліва, змяніць існуючую нерацыянальную структуру выкарыстання энергіі і шукаць чыстыя і экалагічна чыстыя новыя аднаўляльныя крыніцы энергіі.

У цяперашні час аднаўляльныя крыніцы энергіі ў асноўным уключаюць энергію ветру, вадародную энергію, сонечную энергію, энергію біямасы, энергію прыліваў і адліваў і геатэрмальную энергію і г.д., і энергія ветру і сонечная энергія з'яўляюцца актуальнымі напрамкамі даследаванняў па ўсім свеце.

Аднак дасягнуць эфектыўнага пераўтварэння і захоўвання розных аднаўляльных крыніц энергіі ўсё яшчэ адносна складана, што ўскладняе іх эфектыўнае выкарыстанне.

У гэтым выпадку, каб рэалізаваць эфектыўнае выкарыстанне новых аднаўляльных крыніц энергіі людзьмі, неабходна распрацаваць зручную і эфектыўную новую тэхналогію захоўвання энергіі, якая таксама з'яўляецца актуальнай тэмай сучасных сацыяльных даследаванняў.

У цяперашні час літый-іённыя акумулятары, як адны з найбольш эфектыўных другасных акумулятараў, шырока выкарыстоўваюцца ў розных электронных прыладах, транспарце, аэракасмічнай і іншых галінах, перспектывы развіцця больш складаныя.

Фізічныя і хімічныя ўласцівасці натрыю і літыя падобныя, і яны валодаюць эфектам назапашвання энергіі. Дзякуючы багатаму ўтрыманню, раўнамернаму размеркаванню крыніцы натрыю і нізкай цане, ён выкарыстоўваецца ў тэхналогіях маштабнага назапашвання энергіі, якія характарызуюцца нізкай коштам і высокай эфектыўнасцю.

Матэрыялы станоўчых і адмоўных электродаў натрыевых іённых акумулятараў ўключаюць слаістыя злучэнні пераходных металаў, поліаніёны, фасфаты пераходных металаў, наначасціцы тыпу «ядро-абалонка», металічныя злучэнні, цвёрды вуглярод і г.д.

Як элемент з надзвычай багатымі запасамі ў прыродзе, вуглярод танны і лёгкі ў атрыманні, і ён атрымаў вялікае прызнанне ў якасці аноднага матэрыялу для натрый-іённых акумулятараў.

Па ступені графітызацыі вугляродныя матэрыялы можна падзяліць на дзве катэгорыі: графітаваны вуглярод і аморфны вуглярод.

Цвёрды вуглярод, які належыць да аморфнага вугляроду, мае ўдзельную ёмістасць назапашвання натрыю 300 мАг/г, у той час як вугляродныя матэрыялы з больш высокай ступенню графітызацыі цяжка знайсці ў камерцыйных мэтах з-за іх вялікай плошчы паверхні і моцнага парадку.

Таму ў практычных даследаваннях у асноўным выкарыстоўваюцца неграфітавыя цвёрдыя вугляродныя матэрыялы.

Для далейшага паляпшэння прадукцыйнасці анодных матэрыялаў для натрый-іённых акумулятараў гідрафільнасць і праводнасць вугляродных матэрыялаў можна палепшыць з дапамогай іённага легіравання або кампаундавання, што можа палепшыць прадукцыйнасць вугляродных матэрыялаў па захоўванні энергіі.

У якасці матэрыялу адмоўнага электрода натрыевага іённага акумулятара металічныя злучэнні ў асноўным уяўляюць сабой двухмерныя карбіды і нітрыды металаў. Акрамя выдатных уласцівасцей двухмерных матэрыялаў, яны могуць не толькі захоўваць іоны натрыю шляхам адсорбцыі і інтэркаляцыі, але і злучацца з натрыем. Спалучэнне іонаў стварае ёмістасць праз хімічныя рэакцыі для назапашвання энергіі, тым самым значна паляпшаючы эфект назапашвання энергіі.

З-за высокага кошту і складанасці атрымання металічных злучэнняў вугляродныя матэрыялы па-ранейшаму з'яўляюцца асноўнымі аноднымі матэрыяламі для натрый-іённых акумулятараў.

З'яўленне слаістых злучэнняў пераходных металаў адбылося пасля адкрыцця графену. У цяперашні час двухмерныя матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца ў натрый-іённых акумулятарах, у асноўным уключаюць слаістыя натрыевыя злучэнні NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4 і г.д.

Паліаніённыя матэрыялы для станоўчых электродаў упершыню выкарыстоўваліся ў станоўчых электродах літый-іённых акумулятараў, а пазней — у натрый-іённых акумулятарах. Важнымі тыповымі матэрыяламі з'яўляюцца крышталі алівіну, такія як NaMnPO4 і NaFePO4.

Фасфат пераходнага металу першапачаткова выкарыстоўваўся ў якасці матэрыялу для станоўчых электродаў у літый-іённых акумулятарах. Працэс сінтэзу адносна развіты, і існуе мноства крышталічных структур.

Фасфат, як трохмерная структура, стварае каркасную структуру, якая спрыяе дэінтэркаляцыі і інтэркаляцыі іонаў натрыю, у выніку чаго атрымліваюцца натрый-іённыя акумулятары з выдатнымі характарыстыкамі захоўвання энергіі.

Матэрыял са структурай «ядро-абалонка» — гэта новы тып аноднага матэрыялу для натрыева-іённых акумулятараў, які з'явіўся толькі ў апошнія гады. Гэты матэрыял, заснаваны на зыходных матэрыялах, дзякуючы вытанчанаму дызайну атрымаў полую структуру.

Да больш распаўсюджаных матэрыялаў са структурай ядро-абалонка адносяцца полыя нанакубы селеніду кобальту, нанасферы ванадату натрыю з сумессю Fe-N, легаваныя ядро-абалонка, порыстыя полыя нанасферы аксіду волава з вугляроду і іншыя полыя структуры.

Дзякуючы сваім выдатным характарыстыкам у спалучэнні з чароўнай пустой і сітаватай структурай, электраліт падвяргаецца большай электрахімічнай актыўнасці, і ў той жа час ён таксама значна спрыяе рухомасці іонаў электраліта для дасягнення эфектыўнага захоўвання энергіі.

Сусветная аднаўляльная энергетыка працягвае расці, што спрыяе развіццю тэхналогій захоўвання энергіі.

У цяперашні час, у залежнасці ад розных метадаў захоўвання энергіі, яе можна падзяліць на фізічнае захоўванне энергіі і электрахімічнае захоўванне энергіі.

Электрахімічнае назапашванне энергіі адпавядае стандартам развіцця сучасных тэхналогій назапашвання энергіі дзякуючы сваім перавагам высокай бяспекі, нізкай кошту, гнуткасці выкарыстання і высокай эфектыўнасці.

Згодна з рознымі электрахімічнымі рэакцыйнымі працэсамі, крыніцы электрахімічнага назапашвання энергіі ў асноўным ўключаюць суперкандэнсатары, свінцова-кіслотныя акумулятары, паліўныя акумулятары, нікель-металгідрыдныя акумулятары, натрыева-серныя акумулятары і літый-іённыя акумулятары.

У тэхналогіі назапашвання энергіі гнуткія электродныя матэрыялы прыцягнулі ўвагу многіх навукоўцаў дзякуючы разнастайнасці канструкцый, гнуткасці, нізкай кошту і экалагічна чыстым характарыстыкам.

Вугляродныя матэрыялы валодаюць асаблівай тэрмахімічнай стабільнасцю, добрай электраправоднасцю, высокай трываласцю і незвычайнымі механічнымі ўласцівасцямі, што робіць іх перспектыўнымі электродамі для літый-іённых і натрый-іённых акумулятараў.

Суперкандэнсатары могуць хутка зараджацца і разраджацца пры высокіх токах і маюць тэрмін службы больш за 100 000 разоў. Яны ўяўляюць сабой новы тып спецыяльнага электрахімічнага назапашвальніка энергіі паміж кандэнсатарамі і акумулятарамі.

Суперкандэнсатары характарызуюцца высокай шчыльнасцю магутнасці і высокай хуткасцю пераўтварэння энергіі, але іх шчыльнасць энергіі нізкая, яны схільныя да самаразраду і ўцечкі электраліта пры няправільным выкарыстанні.

Нягледзячы на ​​тое, што паліўныя элементы маюць характарыстыкі адсутнасці зарадкі, вялікай ёмістасці, высокай удзельнай ёмістасці і шырокага дыяпазону ўдзельнай магутнасці, іх высокая рабочая тэмпература, высокі сабекошт і нізкая эфектыўнасць пераўтварэння энергіі робяць іх даступнымі ў камерцыялізацыі і выкарыстоўваюцца толькі ў пэўных катэгорыях.

Свінцова-кіслотныя акумулятары маюць такія перавагі, як нізкі кошт, развітая тэхналогія і высокая бяспека, і шырока выкарыстоўваюцца ў базавых станцыях сігналаў, электрычных роварах, аўтамабілях і сеткавых назапашвальніках энергіі. Кароткія платы, такія як забруджванне навакольнага асяроддзя, не могуць адпавядаць усё больш высокім патрабаванням і стандартам да акумулятараў энергіі.

Ni-MH акумулятары валодаюць характарыстыкамі высокай універсальнасці, нізкай цеплатворнай здольнасці, вялікай ёмістасці манамера і стабільных характарыстык разраду, але яны адносна вялікія, і існуе шмат праблем з кіраваннем серыямі акумулятараў, што можа лёгка прывесці да плаўлення сепаратараў аднаго акумулятара.