Енергията, като материална основа за прогреса на човешката цивилизация, винаги е играла важна роля.Тя е незаменима гаранция за развитието на човешкото общество.Заедно с водата, въздуха и храната, той представлява необходимите условия за оцеляване на хората и пряко влияе върху човешкия живот..

Развитието на енергийната индустрия претърпя две големи трансформации от „ерата“ на дървата за огрев към „ерата“ на въглищата и след това от „ерата“ на въглищата към „ерата“ на петрола.Сега тя започна да се променя от „ерата“ на петрола към „ерата“ на промяната на възобновяемата енергия.

От въглищата като основен източник в началото на 19-ти век до петрола като основен източник в средата на 20-ти век, хората са използвали енергия от изкопаеми горива в голям мащаб повече от 200 години.Въпреки това глобалната енергийна структура, доминирана от енергията от изкопаеми горива, вече не я прави далеч от изчерпването на енергията от изкопаеми горива.

Трите традиционни икономически носителя на изкопаеми енергийни източници, представлявани от въглища, петрол и природен газ, ще бъдат изчерпани бързо през новия век и в процеса на използване и изгаряне, това също ще предизвика парников ефект, ще генерира голямо количество замърсители и ще замърсява околната среда.

Ето защо е наложително да се намали зависимостта от изкопаемите горива, да се промени съществуващата структура на нерационално използване на енергията и да се търси чиста и без замърсяване нова възобновяема енергия.

Понастоящем възобновяемата енергия включва главно вятърна енергия, водородна енергия, слънчева енергия, енергия от биомаса, енергия от приливи и отливи и геотермална енергия и т.н., а вятърната енергия и слънчевата енергия са настоящи горещи точки за научни изследвания в световен мащаб.

Въпреки това все още е сравнително трудно да се постигне ефективно преобразуване и съхранение на различни възобновяеми енергийни източници, което затруднява ефективното им използване.

В този случай, за да се реализира ефективното използване на нова възобновяема енергия от хората, е необходимо да се разработи удобна и ефективна нова технология за съхранение на енергия, която също е гореща точка в настоящите социални изследвания.

Понастоящем литиево-йонните батерии, като едни от най-ефективните вторични батерии, са широко използвани в различни електронни устройства, транспорт, космическо пространство и други области., перспективите за развитие са по-трудни.

Физическите и химичните свойства на натрия и лития са сходни и има ефект на съхранение на енергия.Поради богатото си съдържание, равномерното разпределение на източника на натрий и ниската цена, той се използва в широкомащабна технология за съхранение на енергия, която има характеристиките на ниска цена и висока ефективност.

Положителните и отрицателните електродни материали на натриево-йонните батерии включват слоести съединения на преходни метали, полианиони, фосфати на преходни метали, наночастици сърцевина-обвивка, метални съединения, твърд въглерод и др.

Като елемент с изключително изобилни запаси в природата, въглеродът е евтин и лесен за получаване и е получил голямо признание като аноден материал за натриево-йонни батерии.

Според степента на графитизация въглеродните материали могат да бъдат разделени на две категории: графитен въглерод и аморфен въглерод.

Твърдият въглерод, който принадлежи към аморфния въглерод, показва специфичен капацитет за съхранение на натрий от 300 mAh/g, докато въглеродните материали с по-висока степен на графитизация са трудни за търговска употреба поради тяхната голяма повърхност и силен ред.

Следователно неграфитните твърди въглеродни материали се използват главно в практически изследвания.

За да се подобри допълнително работата на анодните материали за натриево-йонни батерии, хидрофилността и проводимостта на въглеродните материали могат да бъдат подобрени чрез йонно легиране или смесване, което може да подобри ефективността на съхранение на енергия на въглеродните материали.

Като отрицателен електроден материал на натриево-йонна батерия, металните съединения са главно двуизмерни метални карбиди и нитриди.В допълнение към отличните характеристики на двуизмерните материали, те могат не само да съхраняват натриеви йони чрез адсорбция и интеркалиране, но и да се комбинират с натрий. Комбинацията от йони генерира капацитет чрез химични реакции за съхранение на енергия, като по този начин значително подобрява ефекта на съхранение на енергия.

Поради високата цена и трудностите при получаване на метални съединения, въглеродните материали все още са основните анодни материали за натриево-йонни батерии.

Възходът на слоестите съединения на преходните метали е след откриването на графена.Понастоящем двуизмерните материали, използвани в натриево-йонни батерии, включват основно наслоени NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4 и др.

Материалите за полианионни положителни електроди са използвани за първи път в положителни електроди на литиево-йонни батерии, а по-късно са използвани в натриево-йонни батерии.Важни представителни материали включват кристали оливин като NaMnPO4 и NaFePO4.

Фосфатът на преходния метал първоначално е бил използван като материал за положителен електрод в литиево-йонни батерии.Процесът на синтез е сравнително зрял и има много кристални структури.

Фосфатът, като триизмерна структура, изгражда рамкова структура, която благоприятства деинтеркалирането и интеркалирането на натриевите йони, и след това получава натриево-йонни батерии с отлични характеристики на съхранение на енергия.

Структурният материал ядро-черупка е нов тип аноден материал за натриево-йонни батерии, който се появи едва през последните години.Въз основа на оригиналните материали, този материал е постигнал куха структура чрез изискан структурен дизайн.

По-често срещаните материали за структурата на ядрото и обвивката включват кухи нанокубчета от кобалтов селенид, наносфери от натриев ванадат, ко-легирани с Fe-N ядро ​​и обвивка, порести въглеродни кухи наносфери от калаен оксид и други кухи структури.

Благодарение на отличните си характеристики, съчетани с магическата куха и пореста структура, повече електрохимична активност е изложена на електролита и в същото време също така значително насърчава йонната мобилност на електролита, за да се постигне ефективно съхранение на енергия.

Глобалната възобновяема енергия продължава да нараства, насърчавайки развитието на технологии за съхранение на енергия.

В момента, според различните методи за съхранение на енергия, тя може да бъде разделена на физическо съхранение на енергия и електрохимично съхранение на енергия.

Електрохимичното съхранение на енергия отговаря на стандартите за развитие на днешната нова технология за съхранение на енергия поради своите предимства на висока безопасност, ниска цена, гъвкаво използване и висока ефективност.

Според различни процеси на електрохимична реакция, източниците на енергия за съхранение на електрохимична енергия включват главно суперкондензатори, оловно-киселинни батерии, батерии за захранване с гориво, никел-метал хидридни батерии, натриево-серни батерии и литиево-йонни батерии.

В технологията за съхранение на енергия, гъвкавите електродни материали са привлекли изследователските интереси на много учени поради тяхното разнообразие в дизайна, гъвкавост, ниска цена и характеристики за опазване на околната среда.

Въглеродните материали имат специална термохимична стабилност, добра електропроводимост, висока якост и необичайни механични свойства, което ги прави обещаващи електроди за литиево-йонни батерии и натриево-йонни батерии.

Суперкондензаторите могат бързо да се зареждат и разреждат при условия на висок ток и имат цикъл на живот над 100 000 пъти.Те са нов тип специално захранване за електрохимично съхранение на енергия между кондензатори и батерии.

Суперкондензаторите имат характеристиките на висока плътност на мощността и висока скорост на преобразуване на енергия, но тяхната енергийна плътност е ниска, те са склонни към саморазреждане и са склонни към изтичане на електролит, когато се използват неправилно.

Въпреки че горивната енергийна клетка има характеристиките без зареждане, голям капацитет, висок специфичен капацитет и широк диапазон на специфична мощност, нейната висока работна температура, висока себестойност и ниска ефективност на преобразуване на енергия я правят достъпна само в процеса на комерсиализация.използвани в определени категории.

Оловно-киселинните батерии имат предимствата на ниска цена, развита технология и висока безопасност и са широко използвани в базови станции за сигнали, електрически велосипеди, автомобили и мрежово съхранение на енергия.Късите платки като замърсяващи околната среда не могат да отговорят на все по-високите изисквания и стандарти за батерии за съхранение на енергия.

Ni-MH батериите имат характеристиките на силна гъвкавост, ниска калоричност, голям мономерен капацитет и стабилни характеристики на разреждане, но теглото им е сравнително голямо и има много проблеми при управлението на серията батерии, което лесно може да доведе до стопяване на единични акумулаторни сепаратори.