Orka, sem efnislegur grundvöllur framfara mannlegrar siðmenningar, hefur alltaf gegnt mikilvægu hlutverki.Það er ómissandi trygging fyrir þróun mannlegs samfélags.Ásamt vatni, lofti og mat myndar það nauðsynleg skilyrði til að lifa af og hefur bein áhrif á mannlífið..

Þróun orkuiðnaðarins hefur gengið í gegnum tvær stórar umbreytingar frá „tímabili“ eldiviðar yfir í „tímabil“ kola og síðan frá „tímabili“ kola til „tímabils“ olíu.Nú hefur það byrjað að breytast frá „tímum“ olíunnar yfir í „tímabil“ endurnýjanlegrar orkubreytinga.

Frá kolum sem aðaluppsprettu snemma á 19. öld til olíu sem aðaluppspretta um miðja 20. öld, hafa menn nýtt jarðefnaorku í stórum stíl í meira en 200 ár.Hins vegar er alþjóðleg orkuuppbygging sem einkennist af jarðefnaorku gerir það að verkum að það er ekki lengur langt í burtu frá eyðingu jarðefnaorku.

Hinir þrír hefðbundnu jarðefnaorkuberar sem eru táknaðir með kolum, olíu og jarðgasi munu klárast hratt á nýrri öld og í notkun og brennslu mun það einnig valda gróðurhúsaáhrifum, mynda mikið magn af mengunarefnum og menga. umhverfi.

Þess vegna er brýnt að draga úr ósjálfstæði á jarðefnaorku, breyta núverandi skipulagi óskynsamlegrar orkunotkunar og leita að hreinni og mengunarlausri nýrri endurnýjanlegri orku.

Sem stendur nær endurnýjanleg orka aðallega til vindorku, vetnisorku, sólarorku, lífmassaorku, sjávarfallaorku og jarðvarma o.fl., og vindorka og sólarorka eru núverandi rannsóknarstöðvar um allan heim.

Hins vegar er enn tiltölulega erfitt að ná fram hagkvæmri umbreytingu og geymslu á ýmsum endurnýjanlegum orkugjöfum og því erfitt að nýta þá á áhrifaríkan hátt.

Í þessu tilviki, til að átta sig á skilvirkri nýtingu nýrrar endurnýjanlegrar orku af mönnum, er nauðsynlegt að þróa þægilega og skilvirka nýja orkugeymslutækni, sem einnig er heitur reitur í núverandi samfélagsrannsóknum.

Sem stendur hafa litíumjónarafhlöður, sem ein skilvirkasta aukarafhlaðan, verið mikið notaðar í ýmsum rafeindatækjum, flutningum, geimferðum og öðrum sviðum., eru horfur á þróun erfiðari.

Eðlis- og efnafræðilegir eiginleikar natríums og litíums eru svipaðir og það hefur orkugeymsluáhrif.Vegna ríkulegs innihalds, samræmdrar dreifingar natríumgjafa og lágs verðs, er það notað í stórfelldri orkugeymslutækni, sem hefur einkenni lítillar kostnaðar og mikillar skilvirkni.

Jákvæð og neikvæð rafskautsefni natríumjónarafhlöðu innihalda lagskipt umbreytingarmálmsambönd, pólýanjónir, umbreytingarmálmfosföt, kjarna-skel nanóagnir, málmsambönd, hart kolefni osfrv.

Sem frumefni með afar mikla forða í náttúrunni er kolefni ódýrt og auðvelt að fá það og hefur hlotið mikla viðurkenningu sem rafskautaefni fyrir natríumjónarafhlöður.

Samkvæmt gráðu grafítgerðar má skipta kolefnisefnum í tvo flokka: grafítískt kolefni og myndlaust kolefni.

Harð kolefni, sem tilheyrir myndlausu kolefni, sýnir natríum geymslugetu upp á 300mAh/g, en kolefnisefni með meiri grafítgerð er erfitt að mæta viðskiptalegum notkun vegna stórs yfirborðs og sterkrar röðunar.

Þess vegna eru hörð kolefnisefni sem ekki eru grafít aðallega notuð í hagnýtum rannsóknum.

Til þess að bæta enn frekar frammistöðu rafskautaefna fyrir natríumjónarafhlöður er hægt að bæta vatnssækni og leiðni kolefnisefna með jónalyfjum eða samsetningu, sem getur aukið orkugeymslugetu kolefnisefna.

Sem neikvætt rafskautsefni í natríumjónarafhlöðu eru málmsambönd aðallega tvívíð málmkarbíð og nítríð.Til viðbótar við framúrskarandi eiginleika tvívíddar efna, geta þau ekki aðeins geymt natríumjónir með aðsog og innfellingu, heldur einnig sameinað natríum. Samsetning jóna myndar rýmd með efnahvörfum til orkugeymslu, og þar með bætt orkugeymsluáhrifin til muna.

Vegna mikils kostnaðar og erfiðleika við að fá málmsambönd eru kolefnisefni enn helsta rafskautaefni fyrir natríumjónarafhlöður.

Uppgangur lagskiptra umbreytingarmálmasambanda er eftir uppgötvun grafens.Sem stendur eru tvívíddarefnin sem notuð eru í natríumjónarafhlöðum aðallega natríum-undirstaða lagskipt NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4, osfrv.

Pólýanónísk jákvætt rafskautsefni voru fyrst notuð í litíumjónarafhlöður jákvæðum rafskautum og voru síðar notuð í natríumjónarafhlöður.Mikilvæg dæmigerð efni eru ólívínkristallar eins og NaMnPO4 og NaFePO4.

Umbreytingarmálmfosfat var upphaflega notað sem jákvætt rafskautsefni í litíumjónarafhlöðum.Nýmyndunarferlið er tiltölulega þroskað og það eru margar kristalbyggingar.

Fosfat, sem þrívíddarbygging, byggir upp rammabyggingu sem stuðlar að afintercalation og intercalation natríumjóna og fær síðan natríumjónarafhlöður með framúrskarandi orkugeymslugetu.

Kjarna-skeljarbyggingarefnið er ný gerð rafskautaefnis fyrir natríumjónarafhlöður sem hefur aðeins komið fram á undanförnum árum.Byggt á upprunalegu efnum hefur þetta efni náð holri uppbyggingu með stórkostlegri byggingarhönnun.

Algengustu kjarna-skeljarbyggingarefnin innihalda holar kóbalt seleníð nanókúlur, Fe-N samdópaðar kjarna-skel natríumvanadat nanókúlur, holóttar kolefnisholar tinoxíð nanókúlur og önnur hol mannvirki.

Vegna framúrskarandi eiginleika þess, ásamt töfrandi holri og gljúpri uppbyggingu, verður meiri rafefnafræðileg virkni fyrir raflausninni og á sama tíma stuðlar það einnig að hreyfanleika jóna raflausnarinnar til að ná fram skilvirkri orkugeymslu.

Endurnýjanleg orka á heimsvísu heldur áfram að hækka og ýtir undir þróun orkugeymslutækni.

Sem stendur, samkvæmt mismunandi orkugeymsluaðferðum, má skipta henni í líkamlega orkugeymslu og rafefnafræðilega orkugeymslu.

Rafefnafræðileg orkugeymsla uppfyllir þróunarstaðla nýrrar orkugeymslutækni í dag vegna kosta hennar mikils öryggi, litlum tilkostnaði, sveigjanlegri notkun og mikillar skilvirkni.

Samkvæmt mismunandi rafefnafræðilegum viðbragðsferlum innihalda rafefnafræðilegir orkugeymslur aðallega ofurþétta, blýsýrurafhlöður, eldsneytisrafhlöður, nikkel-málmhýdríð rafhlöður, natríum-brennisteinsrafhlöður og litíumjónarafhlöður.

Í orkugeymslutækni hafa sveigjanleg rafskautsefni vakið áhuga margra vísindamanna vegna hönnunarfjölbreytileika, sveigjanleika, lágs kostnaðar og umhverfisverndareiginleika.

Kolefnisefni hafa sérstakan hitaefnafræðilegan stöðugleika, góða rafleiðni, mikinn styrk og óvenjulega vélræna eiginleika, sem gerir þau að efnilegum rafskautum fyrir litíumjónarafhlöður og natríumjónarafhlöður.

Ofurþétta er hægt að hlaða og tæma fljótt við miklar straumskilyrði og hafa hringrásarlífið meira en 100.000 sinnum.Þeir eru ný tegund af sérstökum rafefnafræðilegri orkugeymslu aflgjafa milli þétta og rafhlöðu.

Ofurþéttar hafa einkenni mikillar aflþéttleika og mikils orkuskiptahraða, en orkuþéttleiki þeirra er lítill, þeir eru hætt við sjálfsafhleðslu og þeir eru viðkvæmir fyrir raflausnsleka þegar þeir eru notaðir á rangan hátt.

Þrátt fyrir að eldsneytisaflið hafi einkenni engrar hleðslu, mikil afköst, mikil sérhæfð afkastageta og breitt sérstakt aflsvið, þá gerir hátt rekstrarhiti hans, hátt kostnaðarverð og lítil orkubreytingarnýting hann aðeins fáanlegur í markaðssetningarferlinu.notað í ákveðnum flokkum.

Blýsýrurafhlöður hafa kosti lítillar kostnaðar, þroskaðrar tækni og mikils öryggis og hafa verið mikið notaðar í merkjastöðvum, rafhjólum, bifreiðum og raforkugeymslum.Stuttar plötur eins og að menga umhverfið geta ekki uppfyllt sífellt hærri kröfur og staðla fyrir rafhlöður fyrir orkugeymslu.

Ni-MH rafhlöður hafa einkennin af mikilli fjölhæfni, lágu hitagildi, stórri einliða getu og stöðugum útskriftareiginleikum, en þyngd þeirra er tiltölulega stór og það eru mörg vandamál í rafhlöðuröðunarstjórnun, sem getur auðveldlega leitt til bráðnunar á einum rafhlöðuskiljur.