L'energia, cum'è basa materiale per u prugressu di a civiltà umana, hà sempre ghjucatu un rollu impurtante. Hè una garanzia indispensabile per u sviluppu di a sucietà umana. Inseme cù l'acqua, l'aria è l'alimentu, custituisce e cundizioni necessarie per a sopravvivenza umana è affetta direttamente a vita umana.

U sviluppu di l'industria energetica hà subitu duie trasfurmazioni maiò da l'"era" di a legna da ardere à l'"era" di u carbone, è dopu da l'"era" di u carbone à l'"era" di u petroliu. Avà hà cuminciatu à cambià da l'"era" di u petroliu à l'"era" di u cambiamentu di l'energie rinnuvevuli.

Da u carbone cum'è fonte principale à l'iniziu di u XIXu seculu à u petroliu cum'è fonte principale à a mità di u XXu seculu, l'omu hà utilizatu l'energia fossile à grande scala per più di 200 anni. Tuttavia, a struttura energetica mundiale duminata da l'energia fossile ùn a rende più luntana da l'esaurimentu di l'energia fossile.

I trè vettori ecunomichi tradiziunali di l'energia fossile rapprisentati da u carbone, u petroliu è u gasu naturale si esauriranu rapidamente in u novu seculu, è in u prucessu d'usu è di combustione, pruvucarà ancu l'effettu serra, genererà una grande quantità di inquinanti è inquinerà l'ambiente.

Dunque, hè imperativu di riduce a dipendenza da l'energia fossile, cambià a struttura esistente di usu irrazionale di l'energia è circà nuove energie rinnuvevuli pulite è senza inquinamentu.

Attualmente, l'energie rinnuvevuli includenu principalmente l'energia eolica, l'energia di l'idrogenu, l'energia solare, l'energia di a biomassa, l'energia di e maree è l'energia geotermica, ecc., è l'energia eolica è l'energia solare sò attualmente punti caldi di ricerca in u mondu sanu.

Tuttavia, hè sempre relativamente difficiule di ottene una cunversione è un almacenamentu efficienti di varie fonti d'energia rinnuvevuli, rendendu cusì difficiule a so utilizzazione efficace.

In questu casu, per realizà l'utilizazione efficace di e nuove energie rinnuvevuli da parte di l'esseri umani, hè necessariu sviluppà una nova tecnulugia di almacenamiento di energia pratica è efficiente, chì hè ancu un puntu caldu in a ricerca suciale attuale.

Attualmente, e batterie à ioni di litiu, cum'è una di e batterie secundarie più efficienti, sò state largamente aduprate in diversi dispositivi elettronichi, trasporti, aerospaziale è altri campi. , e prospettive di sviluppu sò più difficili.

E proprietà fisiche è chimiche di u sodiu è di u litiu sò simili, è hà un effettu di accumulazione d'energia. Per via di u so riccu cuntenutu, a distribuzione uniforme di a fonte di sodiu è u prezzu bassu, hè adupratu in a tecnulugia di accumulazione d'energia à grande scala, chì hà e caratteristiche di bassu costu è alta efficienza.

I materiali di l'elettrodi pusitivi è negativi di e batterie à ioni di sodiu includenu cumposti di metalli di transizione stratificati, polianioni, fosfati di metalli di transizione, nanoparticelle core-shell, cumposti metallichi, carbone duru, ecc.

Cum'è elementu cù riserve estremamente abbundanti in natura, u carbone hè economicu è faciule da ottene, è hà guadagnatu assai ricunniscenza cum'è materiale anodicu per e batterie à ioni di sodiu.

Sicondu u gradu di grafitizazione, i materiali di carbone ponu esse divisi in duie categurie: carbone grafiticu è carbone amorfu.

U carbone duru, chì appartene à u carbone amorfu, presenta una capacità specifica di almacenamiento di sodiu di 300 mAh / g, mentre chì i materiali di carbone cù un gradu più altu di grafitizazione sò difficiuli da suddisfà per l'usu cummerciale per via di a so grande superficia è di u so forte ordine.

Dunque, i materiali di carbone duru senza grafite sò aduprati principalmente in a ricerca pratica.

Per migliurà ulteriormente e prestazioni di i materiali anodici per e batterie à ioni di sodiu, l'idrofilia è a cunduttività di i materiali di carbone ponu esse migliorate per mezu di doping o cumpunimentu ionicu, chì pò migliurà e prestazioni di almacenamiento di energia di i materiali di carbone.

Cum'è materiale di l'elettrodu negativu di a batteria à ioni di sodiu, i cumposti metallichi sò principalmente carburi è nitruri metallichi bidimensionali. In più di e caratteristiche eccellenti di i materiali bidimensionali, ùn ponu micca solu almacenà ioni di sodiu per adsorbimentu è intercalazione, ma ancu cumminassi cù u sodiu. A cumminazione di ioni genera capacità per via di reazzioni chimiche per l'accumulazione di energia, migliurendu cusì assai l'effettu di accumulazione di energia.

A causa di l'altu costu è di a difficultà à ottene cumposti metallichi, i materiali di carbone sò sempre i principali materiali anodici per e batterie à ioni di sodiu.

L'ascesa di i cumposti di metalli di transizione stratificati hè dopu à a scuperta di u grafene. Attualmente, i materiali bidimensionali utilizati in e batterie à ioni di sodiu includenu principalmente NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4, ecc. stratificati à basa di sodiu.

I materiali di l'elettrodi pusitivi polianionici sò stati prima usati in l'elettrodi pusitivi di e batterie à ioni di litiu, è sò stati dopu usati in e batterie à ioni di sodiu. I materiali rappresentativi impurtanti includenu cristalli d'olivina cum'è NaMnPO4 è NaFePO4.

U fosfatu metallicu di transizione hè statu inizialmente utilizatu cum'è materiale d'elettrodu pusitivu in e batterie à ioni di litiu. U prucessu di sintesi hè relativamente maturu è ci sò parechje strutture cristalline.

U fosfatu, cum'è una struttura tridimensionale, custruisce una struttura di quadru chì hè propizia à a deintercalazione è l'intercalazione di ioni di sodiu, è poi ottiene batterie à ioni di sodiu cù eccellenti prestazioni di accumulazione di energia.

U materiale di struttura core-shell hè un novu tipu di materiale anodicu per e batterie à ioni di sodiu chì hè apparsu solu in l'ultimi anni. Basatu annantu à i materiali originali, questu materiale hà ottenutu una struttura cava grazia à un design strutturale squisitu.

I materiali di struttura core-shell più cumuni includenu nanocubi cavi di seleniru di cobaltu, nanosfere di vanadato di sodiu core-shell co-dopate cù Fe-N, nanosfere cave di ossidu di stagnu di carboniu porosu è altre strutture cave.

A causa di e so eccellenti caratteristiche, accumpagnate da a struttura magica cava è porosa, più attività elettrochimica hè esposta à l'elettrolitu, è à u listessu tempu, prumove ancu assai a mobilità ionica di l'elettrolitu per ottene un accumulu d'energia efficiente.

L'energia rinnuvevule mundiale cuntinueghja à cresce, prumove u sviluppu di a tecnulugia di almacenamentu di l'energia.

Attualmente, secondu i diversi metudi di almacenamiento di energia, pò esse divisu in almacenamiento di energia fisica è almacenamiento di energia elettrochimica.

L'accumulazione d'energia elettrochimica risponde à i standard di sviluppu di a nova tecnulugia d'accumulazione d'energia d'oghje per via di i so vantaghji di alta sicurezza, bassu costu, usu flessibile è alta efficienza.

Sicondu i sfarenti prucessi di reazione elettrochimica, e fonti d'energia di accumulazione d'energia elettrochimica includenu principalmente supercondensatori, batterie à piombu-acidu, batterie à carburante, batterie à idruro di nichel-metallu, batterie à sodiu-zolfu è batterie à ioni di litiu.

In a tecnulugia di almacenamentu d'energia, i materiali di l'elettrodi flessibili anu suscitatu l'interessu di parechji scientifichi per via di a so diversità di cuncepimentu, a so flessibilità, u so bassu costu è e so caratteristiche di prutezzione ambientale.

I materiali di carbone anu una stabilità termochimica particulare, una bona cunduttività elettrica, una alta resistenza è proprietà meccaniche inusuali, ciò chì li rende elettrodi promettenti per e batterie à ioni di litiu è e batterie à ioni di sodiu.

I supercondensatori ponu esse caricati è scaricati rapidamente in cundizioni di corrente elevata, è anu una durata di vita di più di 100.000 volte. Sò un novu tipu di alimentazione speciale per l'accumulazione di energia elettrochimica trà condensatori è batterie.

I supercondensatori anu e caratteristiche di alta densità di putenza è alta velocità di cunversione di energia, ma a so densità di energia hè bassa, sò propensi à l'autoscarica, è sò propensi à perdite di elettroliti quandu sò usati impropriamente.

Ancu s'è a pila à carburante hà e caratteristiche di ùn carica, grande capacità, alta capacità specifica è larga gamma di putenza specifica, a so alta temperatura di funziunamentu, u prezzu di costu elevatu è a bassa efficienza di cunversione energetica a rendenu dispunibile solu in u prucessu di cummercializazione aduprata in certe categurie.

E batterie à piombu-acidu anu i vantaghji di un costu bassu, di una tecnulugia matura è di una sicurezza elevata, è sò state largamente aduprate in stazioni di basa di signali, biciclette elettriche, automobili è accumulazione di energia in rete. I pannelli corti cum'è l'inquinamentu di l'ambiente ùn ponu micca risponde à i requisiti è i standard sempre più elevati per e batterie di accumulazione di energia.

E batterie Ni-MH anu e caratteristiche di una forte versatilità, un bassu valore caloricu, una grande capacità di monomeri è caratteristiche di scarica stabile, ma u so pesu hè relativamente grande, è ci sò parechji prublemi in a gestione di a serie di batterie, chì ponu facilmente purtà à a fusione di separatori di batterie singole.