Էներգիան, որպես մարդկային քաղաքակրթության առաջընթացի նյութական հիմք, միշտ էլ կարևոր դեր է խաղացել։Դա մարդկային հասարակության զարգացման անփոխարինելի երաշխիք է։Այն ջրի, օդի և սննդի հետ միասին կազմում է մարդու գոյատևման անհրաժեշտ պայմանները և անմիջականորեն ազդում մարդու կյանքի վրա։.

Էներգետիկ արդյունաբերության զարգացումը ենթարկվել է երկու խոշոր փոխակերպումների՝ վառելափայտի «դարաշրջանից» մինչև ածխի «դարաշրջան», այնուհետև ածխի «դարաշրջանից» դեպի նավթի «դարաշրջան»:Այժմ այն ​​սկսել է նավթի «դարաշրջանից» վերածվել վերականգնվող էներգիայի փոփոխության «դարաշրջանի»։

Սկսած ածուխից՝ որպես 19-րդ դարի սկզբի հիմնական աղբյուրից մինչև նավթ՝ որպես 20-րդ դարի կեսերի հիմնական աղբյուր, մարդիկ ավելի քան 200 տարի օգտագործել են հանածո էներգիան մեծ մասշտաբով:Այնուամենայնիվ, գլոբալ էներգետիկ կառուցվածքը, որտեղ գերակշռում է հանածո էներգիան, ստիպում է նրան այլևս հեռու մնալ հանածո էներգիայի սպառումից:

Երեք ավանդական հանածո էներգիայի տնտեսական կրիչները, որոնք ներկայացված են ածուխով, նավթով և բնական գազով, արագորեն կսպառվեն նոր դարում, և օգտագործման և այրման գործընթացում այն ​​նաև կառաջացնի ջերմոցային էֆեկտ, կառաջացնի մեծ քանակությամբ աղտոտիչներ և կաղտոտի: միջավայրը.

Հետևաբար, հրամայական է նվազեցնել կախվածությունը հանածո էներգիայից, փոխել գոյություն ունեցող իռացիոնալ էներգիայի օգտագործման կառուցվածքը և փնտրել մաքուր և առանց աղտոտման նոր վերականգնվող էներգիա:

Ներկայումս վերականգնվող էներգիան հիմնականում ներառում է քամու էներգիան, ջրածնի էներգիան, արևային էներգիան, կենսազանգվածի էներգիան, մակընթացային էներգիան և երկրաջերմային էներգիան և այլն, իսկ քամու էներգիան և արևային էներգիան արդի հետազոտական ​​թեժ կետերն են ամբողջ աշխարհում:

Այնուամենայնիվ, դեռևս համեմատաբար դժվար է հասնել վերականգնվող էներգիայի տարբեր աղբյուրների արդյունավետ փոխակերպման և պահպանման, այդպիսով դժվարացնելով դրանց արդյունավետ օգտագործումը:

Այս դեպքում մարդկանց կողմից նոր վերականգնվող էներգիայի արդյունավետ օգտագործումն իրականացնելու համար անհրաժեշտ է մշակել էներգիայի պահպանման նոր հարմար և արդյունավետ տեխնոլոգիա, որը նաև թեժ կետ է ներկայիս սոցիալական հետազոտություններում:

Ներկայումս լիթիում-իոնային մարտկոցները, որպես ամենաարդյունավետ երկրորդային մարտկոցներից մեկը, լայնորեն կիրառվում են տարբեր էլեկտրոնային սարքերում, տրանսպորտում, օդատիեզերական ոլորտում և այլ ոլորտներում։, զարգացման հեռանկարներն ավելի բարդ են։

Նատրիումի և լիթիումի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները նման են, և այն ունի էներգիայի պահպանման ազդեցություն:Իր հարուստ պարունակության, նատրիումի աղբյուրի միասնական բաշխման և ցածր գնի պատճառով այն օգտագործվում է էներգիայի պահեստավորման լայնածավալ տեխնոլոգիայում, որն ունի ցածր գնի և բարձր արդյունավետության բնութագրեր:

Նատրիումի իոնային մարտկոցների դրական և բացասական էլեկտրոդների նյութերը ներառում են շերտավոր անցումային մետաղների միացություններ, պոլիանիոններ, անցումային մետաղների ֆոսֆատներ, միջուկային կեղևի նանոմասնիկներ, մետաղական միացություններ, կոշտ ածխածին և այլն:

Որպես բնության մեջ չափազանց առատ պաշարներով տարր՝ ածխածինը էժան է և հեշտ է ձեռք բերել, և մեծ ճանաչում է ձեռք բերել որպես նատրիում-իոնային մարտկոցների անոդ նյութ:

Ըստ գրաֆիտացման աստիճանի՝ ածխածնային նյութերը կարելի է բաժանել երկու կատեգորիայի՝ գրաֆիտային ածխածին և ամորֆ ածխածին։

Կոշտ ածխածինը, որը պատկանում է ամորֆ ածխածինին, ցուցադրում է նատրիումի պահպանման հատուկ հզորություն՝ 300 մԱժ/գ, մինչդեռ գրաֆիտացման ավելի բարձր աստիճանով ածխածնային նյութերը դժվար է հանդիպել առևտրային օգտագործմանը՝ իրենց մեծ մակերեսի և ուժեղ կարգի պատճառով:

Հետեւաբար, ոչ գրաֆիտային կոշտ ածխածնային նյութերը հիմնականում օգտագործվում են գործնական հետազոտություններում։

Նատրիում-իոնային մարտկոցների համար անոդային նյութերի արդյունավետությունը հետագա բարելավելու համար ածխածնային նյութերի հիդրոֆիլությունը և հաղորդունակությունը կարող են բարելավվել իոնային դոպինգի կամ խառնուրդի միջոցով, ինչը կարող է բարձրացնել ածխածնային նյութերի էներգիայի պահպանման արդյունավետությունը:

Որպես նատրիումի իոնային մարտկոցի բացասական էլեկտրոդային նյութ, մետաղական միացությունները հիմնականում երկչափ մետաղական կարբիդներ և նիտրիդներ են:Ի լրումն երկչափ նյութերի գերազանց բնութագրերի, նրանք կարող են ոչ միայն ներծծման և ինտերկալացիայի միջոցով պահել նատրիումի իոնները, այլ նաև միավորվել նատրիումի հետ:

Մետաղական միացությունների ստացման բարձր գնի և դժվարության պատճառով ածխածնային նյութերը դեռևս նատրիում-իոնային մարտկոցների հիմնական անոդ նյութերն են:

Շերտավոր անցումային մետաղների միացությունների աճը գրաֆենի հայտնաբերումից հետո է:Ներկայումս նատրիումիոնային մարտկոցներում օգտագործվող երկչափ նյութերը հիմնականում ներառում են նատրիումի հիմքով շերտավորված NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4 և այլն։

Պոլիանիոնային դրական էլեկտրոդների նյութերը սկզբում օգտագործվել են լիթիում-իոնային մարտկոցների դրական էլեկտրոդներում, իսկ ավելի ուշ՝ նատրիում-իոնային մարտկոցներում։Կարևոր ներկայացուցչական նյութերը ներառում են օլիվինի բյուրեղներ, ինչպիսիք են NaMnPO4 և NaFePO4:

Անցումային մետաղի ֆոսֆատը սկզբնապես օգտագործվել է որպես դրական էլեկտրոդի նյութ լիթիում-իոնային մարտկոցներում:Սինթեզի գործընթացը համեմատաբար հասուն է և կան բազմաթիվ բյուրեղային կառուցվածքներ:

Ֆոսֆատը, որպես եռաչափ կառույց, կառուցում է շրջանակային կառուցվածք, որը նպաստում է նատրիումի իոնների ապաինտերկալացմանը և ինտերկալացմանը, այնուհետև ստանում է նատրիում-իոնային մարտկոցներ էներգիայի պահպանման գերազանց կատարողականությամբ:

Միջուկի կեղևի կառուցվածքի նյութը նատրիում-իոնային մարտկոցների համար անոդային նյութի նոր տեսակ է, որն առաջացել է միայն վերջին տարիներին:Բնօրինակ նյութերի հիման վրա այս նյութը ձեռք է բերել խոռոչ կառուցվածքի նուրբ կառուցվածքային դիզայնի շնորհիվ:

Միջուկի կեղևի կառուցվածքի առավել տարածված նյութերը ներառում են կոբալտի սելենիդի սնամեջ նանոկորաններ, Fe-N-ով համակցված միջուկային կեղևով նատրիումի վանադատ նանոսֆերաներ, ծակոտկեն ածխածնի խոռոչ անագ օքսիդի նանոսֆերներ և այլ խոռոչ կառուցվածքներ:

Շնորհիվ իր հիանալի բնութագրերի, զուգորդված կախարդական խոռոչի և ծակոտկեն կառուցվածքի հետ, ավելի շատ էլեկտրաքիմիական ակտիվություն է ենթարկվում էլեկտրոլիտին, և միևնույն ժամանակ այն նաև մեծապես նպաստում է էլեկտրոլիտի իոնային շարժունակությանը էներգիայի արդյունավետ պահպանման հասնելու համար:

Համաշխարհային վերականգնվող էներգիան շարունակում է աճել՝ նպաստելով էներգիայի պահպանման տեխնոլոգիայի զարգացմանը։

Ներկայումս, ըստ էներգիայի պահպանման տարբեր մեթոդների, այն կարելի է բաժանել ֆիզիկական էներգիայի պահպանման և էլեկտրաքիմիական էներգիայի պահպանման:

Էլեկտրաքիմիական էներգիայի պահեստավորումը համապատասխանում է այսօրվա էներգիայի պահպանման նոր տեխնոլոգիայի զարգացման ստանդարտներին՝ շնորհիվ բարձր անվտանգության, ցածր գնի, ճկուն օգտագործման և բարձր արդյունավետության:

Ըստ տարբեր էլեկտրաքիմիական ռեակցիաների գործընթացների՝ էլեկտրաքիմիական էներգիայի պահպանման էներգիայի աղբյուրները հիմնականում ներառում են գերկոնդենսատորներ, կապարաթթվային մարտկոցներ, վառելիքի էներգիայի մարտկոցներ, նիկել-մետաղ հիդրիդային մարտկոցներ, նատրիում-ծծմբային մարտկոցներ և լիթիում-իոնային մարտկոցներ:

Էներգիայի պահպանման տեխնոլոգիայի մեջ ճկուն էլեկտրոդային նյութերը գրավել են բազմաթիվ գիտնականների հետազոտական ​​հետաքրքրությունները՝ շնորհիվ իրենց դիզայնի բազմազանության, ճկունության, ցածր գնի և շրջակա միջավայրի պահպանության հատկանիշների:

Ածխածնային նյութերն ունեն հատուկ ջերմաքիմիական կայունություն, լավ էլեկտրական հաղորդունակություն, բարձր ամրություն և անսովոր մեխանիկական հատկություններ, ինչը նրանց խոստումնալից էլեկտրոդներ է դարձնում լիթիում-իոնային մարտկոցների և նատրիում-իոնային մարտկոցների համար:

Սուպերկոնդենսատորները կարող են արագ լիցքավորվել և լիցքաթափվել բարձր ընթացիկ պայմաններում և ունեն ավելի քան 100000 անգամ ցիկլի կյանք:Դրանք կոնդենսատորների և մարտկոցների միջև էլեկտրաքիմիական էներգիայի պահպանման հատուկ էներգիայի մատակարարման նոր տեսակ են:

Սուպերկոնդենսատորներն ունեն հզորության բարձր խտության և էներգիայի փոխակերպման բարձր արագության բնութագրեր, սակայն նրանց էներգիայի խտությունը ցածր է, նրանք հակված են ինքնալիցքաթափման և հակված են էլեկտրոլիտների արտահոսքի, երբ սխալ օգտագործվում են:

Թեև վառելիքի ուժային բջիջը չունի լիցքավորման, մեծ հզորության, բարձր հատուկ հզորության և հզորության լայն տեսականի բնութագրեր, դրա բարձր աշխատանքային ջերմաստիճանը, բարձր ինքնարժեքը և էներգիայի փոխակերպման ցածր արդյունավետությունը այն հասանելի են դարձնում միայն առևտրայնացման գործընթացում:օգտագործվում են որոշակի կատեգորիաներում:

Կապար-թթվային մարտկոցներն ունեն ցածր գնի, հասուն տեխնոլոգիայի և բարձր անվտանգության առավելությունները և լայնորեն օգտագործվել են ազդանշանային բազային կայաններում, էլեկտրական հեծանիվներում, ավտոմեքենաներում և ցանցային էներգիայի պահեստավորման մեջ:Շրջակա միջավայրն աղտոտող կարճ տախտակները չեն կարող բավարարել էներգիայի պահպանման մարտկոցների հետզհետե ավելի բարձր պահանջներն ու չափանիշները:

Ni-MH մարտկոցներն ունեն ուժեղ բազմակողմանիության, ցածր ջերմային արժեքի, մոնոմերի մեծ հզորության և կայուն լիցքաթափման բնութագրեր, բայց դրանց քաշը համեմատաբար մեծ է, և մարտկոցների շարքի կառավարման մեջ կան բազմաթիվ խնդիրներ, որոնք հեշտությամբ կարող են հանգեցնել միայնակ հալման: մարտկոցի բաժանարարներ.