Energetika insoniyat tsivilizatsiyasi taraqqiyotining moddiy asosi sifatida doimo muhim rol o'ynagan.Bu insoniyat jamiyati taraqqiyotining ajralmas kafolatidir.Suv, havo, oziq-ovqat bilan birgalikda insonning yashashi uchun zarur shart-sharoitlarni tashkil qiladi va inson hayotiga bevosita ta'sir qiladi..

Energetika sanoatining rivojlanishi o'tin "davridan" ko'mir "davriga", keyin esa ko'mir "davridan" neft "davriga" qadar ikkita katta o'zgarishlarni boshdan kechirdi.Endi u neftning "davridan" qayta tiklanadigan energiya o'zgarishining "davriga" o'tishni boshladi.

19-asr boshlarida asosiy manba sifatida koʻmirdan tortib 20-asr oʻrtalarida asosiy manba sifatida neftgacha, odamlar 200 yildan ortiq vaqt davomida qazilma energiyadan keng miqyosda foydalanganlar.Biroq, qazilma energiya hukmronlik qiladigan global energiya strukturasi uni endi fotoalbom energiyasining kamayib ketishidan uzoqlashtirmaydi.

Ko'mir, neft va tabiiy gaz bilan ifodalangan uchta an'anaviy fotoalbom energiya iqtisodiy tashuvchisi yangi asrda tez tugaydi va foydalanish va yonish jarayonida u issiqxona effektini keltirib chiqaradi, katta miqdorda ifloslantiruvchi moddalar hosil qiladi va ifloslantiradi. muhit.

Shu sababli, qazib olinadigan energiyaga qaramlikni kamaytirish, energiyadan noratsional foydalanishning mavjud tuzilmasini o'zgartirish va toza va ifloslanmagan yangi qayta tiklanadigan energiyani izlash zarur.

Hozirgi vaqtda qayta tiklanadigan energiya asosan shamol energiyasi, vodorod energiyasi, quyosh energiyasi, biomassa energiyasi, to'lqinlar energiyasi va geotermal energiya va boshqalarni o'z ichiga oladi va shamol energiyasi va quyosh energiyasi butun dunyo bo'ylab dolzarb tadqiqot nuqtalari hisoblanadi.

Biroq, har xil qayta tiklanadigan energiya manbalarini samarali konvertatsiya qilish va saqlashga erishish hali ham nisbatan qiyin, shuning uchun ulardan samarali foydalanish qiyin.

Bunday holda, insoniyat tomonidan yangi qayta tiklanadigan energiyadan samarali foydalanishni amalga oshirish uchun qulay va samarali energiyani saqlashning yangi texnologiyasini ishlab chiqish zarur, bu ham hozirgi ijtimoiy tadqiqotlarda issiq nuqtadir.

Hozirgi vaqtda lityum-ion batareyalar eng samarali ikkilamchi batareyalardan biri sifatida turli xil elektron qurilmalar, transport, aerokosmik va boshqa sohalarda keng qo'llanilmoqda., rivojlanish istiqbollari qiyinroq.

Natriy va litiyning fizik va kimyoviy xossalari o'xshash bo'lib, u energiyani saqlash ta'siriga ega.Uning boy tarkibi, natriy manbasining bir xil taqsimlanishi va arzonligi tufayli u arzon va yuqori samaradorlik xususiyatlariga ega bo'lgan keng ko'lamli energiya saqlash texnologiyasida qo'llaniladi.

Natriy ionli batareyalarning ijobiy va salbiy elektrod materiallari qatlamli o'tish metall birikmalari, polianionlar, o'tish metall fosfatlari, yadro qobig'i nanozarralari, metall birikmalari, qattiq uglerod va boshqalarni o'z ichiga oladi.

Tabiatda juda ko'p zahiraga ega element sifatida uglerod arzon va olish oson va natriy-ionli batareyalar uchun anod materiali sifatida ko'p e'tirof etilgan.

Grafitlanish darajasiga ko'ra, uglerod materiallarini ikki toifaga bo'lish mumkin: grafit uglerod va amorf uglerod.

Amorf uglerodga tegishli bo'lgan qattiq uglerod 300 mAh / g natriyni saqlashning o'ziga xos qobiliyatini namoyish etadi, grafitlanish darajasi yuqori bo'lgan uglerod materiallari esa katta sirt maydoni va kuchli tartib tufayli tijorat maqsadlarida foydalanishni qondirish qiyin.

Shuning uchun grafit bo'lmagan qattiq uglerod materiallari asosan amaliy tadqiqotlarda qo'llaniladi.

Natriy-ionli batareyalar uchun anodli materiallarning ish faoliyatini yanada yaxshilash uchun uglerod materiallarining gidrofilligi va o'tkazuvchanligi ionli doping yoki birikma yordamida yaxshilanishi mumkin, bu esa uglerod materiallarining energiya saqlash ko'rsatkichlarini oshirishi mumkin.

Natriy ion batareyasining salbiy elektrod materiali sifatida metall birikmalar asosan ikki o'lchovli metall karbidlar va nitridlardir.Ikki o'lchovli materiallarning ajoyib xususiyatlariga qo'shimcha ravishda, ular nafaqat natriy ionlarini adsorbsiya va interkalatsiya orqali saqlashi, balki natriy bilan birlashishi ham mumkin.

Yuqori xarajat va metall birikmalarini olish qiyinligi tufayli uglerod materiallari hali ham natriy-ionli batareyalar uchun asosiy anod materiallari hisoblanadi.

Qatlamli o'tish metall birikmalarining ko'tarilishi grafenning kashf etilishidan keyin sodir bo'ldi.Hozirgi vaqtda natriy-ionli batareyalarda ishlatiladigan ikki o'lchovli materiallar asosan natriy asosidagi qatlamli NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4 va boshqalarni o'z ichiga oladi.

Polianionli musbat elektrod materiallari birinchi marta lityum-ion batareyali musbat elektrodlarda ishlatilgan va keyinchalik natriy-ionli batareyalarda ishlatilgan.Muhim vakillik materiallari orasida NaMnPO4 va NaFePO4 kabi olivin kristallari mavjud.

O'tish metall fosfat dastlab lityum-ionli batareyalarda ijobiy elektrod materiali sifatida ishlatilgan.Sintez jarayoni nisbatan etuk va ko'plab kristall tuzilmalar mavjud.

Fosfat, uch o'lchovli struktura sifatida, natriy ionlarining deinterkalatsiyasi va interkalatsiyasi uchun qulay bo'lgan ramka tuzilishini quradi va keyin mukammal energiya saqlash ko'rsatkichlariga ega natriy-ionli batareyalarni oladi.

Yadro-qobiq strukturasi materiali so'nggi yillarda paydo bo'lgan natriy-ionli batareyalar uchun yangi turdagi anod materialidir.Asl materiallarga asoslanib, ushbu material ajoyib konstruktiv dizayn orqali ichi bo'sh tuzilishga erishdi.

Ko'proq keng tarqalgan yadro qobig'i strukturasi materiallari ichi bo'sh kobalt selenid nanokublari, Fe-N qo'shilgan yadro qobig'i natriy vanadat nanosferalari, gözenekli uglerod ichi bo'sh qalay oksidi nanosferalari va boshqa ichi bo'sh tuzilmalarni o'z ichiga oladi.

Sehrli ichi bo'sh va gözenekli tuzilishga ega bo'lgan ajoyib xususiyatlari tufayli elektrolitga ko'proq elektrokimyoviy faollik ta'sir qiladi va shu bilan birga, samarali energiya saqlashga erishish uchun elektrolitning ion harakatchanligini sezilarli darajada oshiradi.

Global qayta tiklanadigan energiya o'sishda davom etmoqda, bu energiya saqlash texnologiyasini rivojlantirishga yordam beradi.

Hozirgi vaqtda turli xil energiya saqlash usullariga ko'ra, uni jismoniy energiya saqlash va elektrokimyoviy energiya saqlashga bo'lish mumkin.

Elektrokimyoviy energiyani saqlash yuqori xavfsizlik, arzon narx, moslashuvchan foydalanish va yuqori samaradorlik afzalliklari tufayli bugungi yangi energiya saqlash texnologiyasining rivojlanish standartlariga javob beradi.

Turli elektrokimyoviy reaktsiya jarayonlariga ko'ra, elektrokimyoviy energiyani saqlash quvvat manbalari asosan superkondensatorlar, qo'rg'oshin kislotali akkumulyatorlar, yonilg'i quvvati batareyalari, nikel-metall gidridli batareyalar, natriy-oltingugurt batareyalari va lityum-ion batareyalarni o'z ichiga oladi.

Energiyani saqlash texnologiyasida moslashuvchan elektrod materiallari dizayn xilma-xilligi, moslashuvchanligi, arzonligi va atrof-muhitni muhofaza qilish xususiyatlari tufayli ko'plab olimlarning ilmiy qiziqishlarini jalb qildi.

Uglerod materiallari maxsus termokimyoviy barqarorlikka, yaxshi elektr o'tkazuvchanligiga, yuqori quvvatga va g'ayrioddiy mexanik xususiyatlarga ega, bu ularni lityum-ion batareyalar va natriy-ion batareyalar uchun istiqbolli elektrodlarga aylantiradi.

Superkondensatorlar yuqori oqim sharoitida tezda zaryadlanishi va zaryadsizlanishi mumkin va aylanish muddati 100 000 martadan ortiq.Ular kondansatkichlar va batareyalar o'rtasida maxsus elektrokimyoviy energiya saqlash quvvat manbai yangi turi.

Superkondensatorlar yuqori quvvat zichligi va yuqori energiya konvertatsiya tezligining xususiyatlariga ega, ammo ularning energiya zichligi past, ular o'z-o'zidan tushirishga moyil bo'lib, ular noto'g'ri ishlatilganda elektrolitlar oqishiga moyil.

Yoqilg'i quvvati xujayrasi zaryadsiz, katta sig'im, yuqori o'ziga xos quvvat va keng o'ziga xos quvvat diapazoni xususiyatlariga ega bo'lsa-da, uning yuqori ish harorati, yuqori xarajat narxi va past energiya konvertatsiya samaradorligi uni faqat tijoratlashtirish jarayonida mavjud qiladi.ma'lum toifalarda qo'llaniladi.

Qo'rg'oshin kislotali akkumulyatorlar arzon narxlardagi, etuk texnologiya va yuqori xavfsizlikning afzalliklariga ega va signal tayanch stantsiyalarida, elektr velosipedlarda, avtomobillarda va elektr energiyasini saqlashda keng qo'llaniladi.Atrof-muhitni ifloslantirish kabi qisqa taxtalar energiya saqlash batareyalari uchun tobora yuqori talablar va standartlarga javob bera olmaydi.

Ni-MH batareyalari kuchli ko'p qirrali, past issiqlik qiymati, katta monomer quvvati va barqaror tushirish xususiyatlariga ega, ammo ularning og'irligi nisbatan katta va batareya seriyasini boshqarishda ko'plab muammolar mavjud bo'lib, ular bitta batareyaning erishiga olib kelishi mumkin. batareya ajratgichlari.