A energia, como base material para o progresso da civilização humana, sempre desempenhou um papel importante.É uma garantia indispensável para o desenvolvimento da sociedade humana.Juntamente com a água, o ar e os alimentos, constitui as condições necessárias para a sobrevivência humana e afeta diretamente a vida humana..

O desenvolvimento da indústria energética passou por duas grandes transformações, da “era” da lenha para a “era” do carvão, e depois da “era” do carvão para a “era” do petróleo.Agora começou a mudar da “era” do petróleo para a “era” da mudança das energias renováveis.

Do carvão como principal fonte no início do século XIX ao petróleo como principal fonte em meados do século XX, os humanos têm utilizado energia fóssil em grande escala há mais de 200 anos.No entanto, a estrutura energética global dominada pela energia fóssil já não está longe do esgotamento da energia fóssil.

Os três tradicionais transportadores económicos de energia fóssil representados pelo carvão, petróleo e gás natural esgotar-se-ão rapidamente no novo século e, no processo de utilização e combustão, também causará o efeito de estufa, gerará uma grande quantidade de poluentes e poluirá o ambiente.

Portanto, é imperativo reduzir a dependência da energia fóssil, mudar a estrutura existente de utilização irracional de energia e procurar novas energias renováveis, limpas e livres de poluição.

Actualmente, a energia renovável inclui principalmente a energia eólica, a energia do hidrogénio, a energia solar, a energia da biomassa, a energia das marés e a energia geotérmica, etc., e a energia eólica e a energia solar são actualmente focos de investigação em todo o mundo.

No entanto, ainda é relativamente difícil conseguir a conversão e o armazenamento eficientes de várias fontes de energia renováveis, dificultando assim a sua utilização eficaz.

Neste caso, a fim de realizar a utilização eficaz de novas energias renováveis ​​pelos seres humanos, é necessário desenvolver novas tecnologias de armazenamento de energia convenientes e eficientes, que também são um ponto quente na investigação social actual.

Atualmente, as baterias de íon-lítio, como uma das baterias secundárias mais eficientes, têm sido amplamente utilizadas em diversos dispositivos eletrônicos, transporte, aeroespacial e outros campos., as perspectivas de desenvolvimento são mais difíceis.

As propriedades físicas e químicas do sódio e do lítio são semelhantes e têm efeito de armazenamento de energia.Devido ao seu rico conteúdo, distribuição uniforme da fonte de sódio e baixo preço, é utilizado em tecnologia de armazenamento de energia em larga escala, que possui características de baixo custo e alta eficiência.

Os materiais dos eletrodos positivos e negativos das baterias de íon de sódio incluem compostos de metais de transição em camadas, poliânions, fosfatos de metais de transição, nanopartículas de núcleo, compostos metálicos, carbono duro, etc.

Por ser um elemento com reservas extremamente abundantes na natureza, o carbono é barato e fácil de obter, e ganhou muito reconhecimento como material anódico para baterias de íon de sódio.

De acordo com o grau de grafitização, os materiais de carbono podem ser divididos em duas categorias: carbono grafítico e carbono amorfo.

O carbono duro, que pertence ao carbono amorfo, apresenta uma capacidade específica de armazenamento de sódio de 300mAh/g, enquanto os materiais de carbono com maior grau de grafitização são difíceis de atender ao uso comercial devido à sua grande área superficial e forte ordem.

Portanto, materiais de carbono duro não grafite são usados ​​principalmente em pesquisas práticas.

A fim de melhorar ainda mais o desempenho dos materiais anódicos para baterias de íons de sódio, a hidrofilicidade e a condutividade dos materiais de carbono podem ser melhoradas por meio de dopagem ou composição iônica, o que pode melhorar o desempenho de armazenamento de energia dos materiais de carbono.

Como material do eletrodo negativo da bateria de íon de sódio, os compostos metálicos são principalmente carbonetos e nitretos metálicos bidimensionais.Além das excelentes características dos materiais bidimensionais, eles podem não apenas armazenar íons de sódio por adsorção e intercalação, mas também combinar com o sódio. A combinação de íons gera capacitância por meio de reações químicas para armazenamento de energia, melhorando muito o efeito de armazenamento de energia.

Devido ao alto custo e dificuldade na obtenção de compostos metálicos, os materiais de carbono ainda são os principais materiais anódicos para baterias de íon de sódio.

O surgimento de compostos de metais de transição em camadas ocorre após a descoberta do grafeno.Atualmente, os materiais bidimensionais usados ​​em baterias de íon de sódio incluem principalmente NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4 em camadas à base de sódio, etc.

Materiais de eletrodos positivos polianiônicos foram usados ​​​​pela primeira vez em eletrodos positivos de baterias de íons de lítio e mais tarde foram usados ​​​​em baterias de íons de sódio.Materiais representativos importantes incluem cristais de olivina, como NaMnPO4 e NaFePO4.

O fosfato de metal de transição foi originalmente usado como material de eletrodo positivo em baterias de íon-lítio.O processo de síntese é relativamente maduro e existem muitas estruturas cristalinas.

O fosfato, como estrutura tridimensional, constrói uma estrutura que conduz à desintercalação e intercalação de íons de sódio, obtendo então baterias de íons de sódio com excelente desempenho de armazenamento de energia.

O material da estrutura núcleo-invólucro é um novo tipo de material anódico para baterias de íon de sódio que só surgiu nos últimos anos.Com base nos materiais originais, este material alcançou uma estrutura oca através de um design estrutural requintado.

Os materiais de estrutura núcleo-invólucro mais comuns incluem nanocubos ocos de seleneto de cobalto, nanoesferas de vanadato de sódio núcleo-invólucro co-dopadas com Fe-N, nanoesferas ocas de óxido de estanho de carbono poroso e outras estruturas ocas.

Devido às suas excelentes características, aliadas à estrutura mágica oca e porosa, mais atividade eletroquímica é exposta ao eletrólito e, ao mesmo tempo, também promove grandemente a mobilidade iônica do eletrólito para obter armazenamento eficiente de energia.

A energia renovável global continua a aumentar, promovendo o desenvolvimento da tecnologia de armazenamento de energia.

Atualmente, de acordo com diferentes métodos de armazenamento de energia, pode ser dividido em armazenamento de energia física e armazenamento de energia eletroquímica.

O armazenamento de energia eletroquímica atende aos padrões de desenvolvimento da nova tecnologia de armazenamento de energia atual devido às suas vantagens de alta segurança, baixo custo, uso flexível e alta eficiência.

De acordo com diferentes processos de reação eletroquímica, as fontes de energia de armazenamento de energia eletroquímica incluem principalmente supercapacitores, baterias de chumbo-ácido, baterias de combustível, baterias de níquel-hidreto metálico, baterias de sódio-enxofre e baterias de íon-lítio.

Na tecnologia de armazenamento de energia, os materiais de eletrodos flexíveis têm atraído o interesse de pesquisa de muitos cientistas devido à sua diversidade de design, flexibilidade, baixo custo e características de proteção ambiental.

Os materiais de carbono têm estabilidade termoquímica especial, boa condutividade elétrica, alta resistência e propriedades mecânicas incomuns, tornando-os eletrodos promissores para baterias de íons de lítio e baterias de íons de sódio.

Os supercapacitores podem ser carregados e descarregados rapidamente sob condições de alta corrente e têm um ciclo de vida de mais de 100.000 vezes.Eles são um novo tipo de fonte de alimentação especial de armazenamento de energia eletroquímica entre capacitores e baterias.

Os supercapacitores têm características de alta densidade de potência e alta taxa de conversão de energia, mas sua densidade de energia é baixa, eles são propensos à autodescarga e a vazamento de eletrólito quando usados ​​incorretamente.

Embora a célula de combustível tenha as características de não carga, grande capacidade, alta capacidade específica e ampla faixa de potência específica, sua alta temperatura de operação, alto preço de custo e baixa eficiência de conversão de energia a tornam disponível apenas no processo de comercialização.usado em certas categorias.

As baterias de chumbo-ácido têm as vantagens de baixo custo, tecnologia madura e alta segurança, e têm sido amplamente utilizadas em estações base de sinal, bicicletas elétricas, automóveis e armazenamento de energia de rede.Pranchas curtas que poluem o meio ambiente não conseguem atender aos requisitos e padrões cada vez mais elevados para baterias de armazenamento de energia.

As baterias Ni-MH têm características de forte versatilidade, baixo valor calorífico, grande capacidade de monômero e características de descarga estáveis, mas seu peso é relativamente grande e há muitos problemas no gerenciamento de séries de baterias, que podem facilmente levar ao derretimento de um único separadores de bateria.