मानव सभ्यताको प्रगतिको भौतिक आधारको रूपमा ऊर्जाले सधैं महत्त्वपूर्ण भूमिका खेलेको छ। यो मानव समाजको विकासको लागि अपरिहार्य ग्यारेन्टी हो। पानी, हावा र खानासँगै, यसले मानव बाँच्नको लागि आवश्यक अवस्थाहरू गठन गर्दछ र मानव जीवनलाई प्रत्यक्ष असर गर्छ। ।

ऊर्जा उद्योगको विकासले दाउराको "युग" देखि कोइलाको "युग" र त्यसपछि कोइलाको "युग" बाट तेलको "युग" मा दुई प्रमुख रूपान्तरणहरू पार गरेको छ। अब यो तेलको "युग" बाट नवीकरणीय ऊर्जा परिवर्तनको "युग" मा परिवर्तन हुन थालेको छ।

१९ औं शताब्दीको सुरुवातमा मुख्य स्रोतको रूपमा कोइलादेखि २० औं शताब्दीको मध्यमा मुख्य स्रोतको रूपमा तेलसम्म, मानिसहरूले २०० वर्षभन्दा बढी समयदेखि ठूलो मात्रामा जीवाश्म ऊर्जा प्रयोग गर्दै आएका छन्। यद्यपि, जीवाश्म ऊर्जाले प्रभुत्व जमाएको विश्वव्यापी ऊर्जा संरचनाले अब जीवाश्म ऊर्जाको कमीबाट टाढा राख्दैन।

कोइला, तेल र प्राकृतिक ग्यासले प्रतिनिधित्व गर्ने तीन परम्परागत जीवाश्म ऊर्जा आर्थिक वाहकहरू नयाँ शताब्दीमा द्रुत गतिमा समाप्त हुनेछन्, र प्रयोग र दहनको प्रक्रियामा, यसले हरितगृह प्रभाव पनि निम्त्याउनेछ, ठूलो मात्रामा प्रदूषकहरू उत्पन्न गर्नेछ र वातावरणलाई प्रदूषित गर्नेछ।

तसर्थ, जीवाश्म ऊर्जामाथिको निर्भरता घटाउनु, विद्यमान अविवेकी ऊर्जा प्रयोग संरचना परिवर्तन गर्नु र स्वच्छ र प्रदूषणमुक्त नयाँ नवीकरणीय ऊर्जा खोज्नु अत्यावश्यक छ।

हाल, नवीकरणीय ऊर्जामा मुख्यतया वायु ऊर्जा, हाइड्रोजन ऊर्जा, सौर्य ऊर्जा, बायोमास ऊर्जा, ज्वारभाटा ऊर्जा र भू-तापीय ऊर्जा आदि समावेश छन्, र वायु ऊर्जा र सौर्य ऊर्जा हाल विश्वव्यापी रूपमा अनुसन्धानको आकर्षण केन्द्रहरू हुन्।

यद्यपि, विभिन्न नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतहरूको कुशल रूपान्तरण र भण्डारण प्राप्त गर्न अझै पनि अपेक्षाकृत गाह्रो छ, जसले गर्दा तिनीहरूलाई प्रभावकारी रूपमा प्रयोग गर्न गाह्रो हुन्छ।

यस अवस्थामा, मानव जातिद्वारा नयाँ नवीकरणीय ऊर्जाको प्रभावकारी उपयोगलाई साकार पार्न, सुविधाजनक र कुशल नयाँ ऊर्जा भण्डारण प्रविधि विकास गर्नु आवश्यक छ, जुन हालको सामाजिक अनुसन्धानमा पनि एक तातो ठाउँ हो।

हाल, सबैभन्दा कुशल माध्यमिक ब्याट्रीहरू मध्ये एकको रूपमा लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू विभिन्न इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू, यातायात, एयरोस्पेस र अन्य क्षेत्रहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग भइरहेका छन्। , विकासको सम्भावना अझ गाह्रो छ।

सोडियम र लिथियमको भौतिक र रासायनिक गुणहरू समान छन्, र यसमा ऊर्जा भण्डारण प्रभाव छ। यसको समृद्ध सामग्री, सोडियम स्रोतको समान वितरण, र कम मूल्यको कारण, यो ठूलो मात्रामा ऊर्जा भण्डारण प्रविधिमा प्रयोग गरिन्छ, जसमा कम लागत र उच्च दक्षताको विशेषताहरू छन्।

सोडियम आयन ब्याट्रीहरूको सकारात्मक र नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीहरूमा स्तरित ट्रान्जिसन मेटल यौगिकहरू, पोलिएनियनहरू, ट्रान्जिसन मेटल फस्फेटहरू, कोर-शेल न्यानोपार्टिकल्स, धातु यौगिकहरू, कडा कार्बन, आदि समावेश छन्।

प्रकृतिमा अत्यन्तै प्रचुर मात्रामा भण्डार भएको तत्वको रूपमा, कार्बन सस्तो र प्राप्त गर्न सजिलो छ, र सोडियम-आयन ब्याट्रीहरूको लागि एनोड सामग्रीको रूपमा धेरै मान्यता प्राप्त गरेको छ।

ग्राफिटाइजेसनको डिग्री अनुसार, कार्बन पदार्थहरूलाई दुई वर्गमा विभाजन गर्न सकिन्छ: ग्राफिक कार्बन र अनाकार कार्बन।

कडा कार्बन, जुन अनाकार कार्बनसँग सम्बन्धित छ, ले ३००mAh/g को सोडियम भण्डारण विशिष्ट क्षमता प्रदर्शन गर्दछ, जबकि उच्च डिग्री ग्राफिटाइजेसन भएका कार्बन सामग्रीहरू तिनीहरूको ठूलो सतह क्षेत्रफल र बलियो क्रमको कारणले व्यावसायिक प्रयोग पूरा गर्न गाह्रो हुन्छ।

त्यसकारण, गैर-ग्रेफाइट कडा कार्बन सामग्रीहरू मुख्यतया व्यावहारिक अनुसन्धानमा प्रयोग गरिन्छ।

सोडियम-आयन ब्याट्रीहरूको लागि एनोड सामग्रीहरूको कार्यसम्पादनलाई अझ सुधार गर्न, आयन डोपिङ वा कम्पाउन्डिङको माध्यमबाट कार्बन सामग्रीहरूको हाइड्रोफिलिसिटी र चालकता सुधार गर्न सकिन्छ, जसले कार्बन सामग्रीहरूको ऊर्जा भण्डारण कार्यसम्पादन बढाउन सक्छ।

सोडियम आयन ब्याट्रीको नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीको रूपमा, धातु यौगिकहरू मुख्यतया द्वि-आयामी धातु कार्बाइड र नाइट्राइड हुन्। द्वि-आयामी सामग्रीहरूको उत्कृष्ट विशेषताहरूको अतिरिक्त, तिनीहरूले सोखना र अन्तर्क्रियाद्वारा सोडियम आयनहरू मात्र भण्डारण गर्न सक्दैनन्, तर सोडियमसँग पनि संयोजन गर्न सक्छन्। आयनहरूको संयोजनले ऊर्जा भण्डारणको लागि रासायनिक प्रतिक्रियाहरू मार्फत क्यापेसिटन्स उत्पन्न गर्दछ, जसले गर्दा ऊर्जा भण्डारण प्रभावमा धेरै सुधार हुन्छ।

उच्च लागत र धातु यौगिकहरू प्राप्त गर्न कठिनाइको कारण, कार्बन सामग्रीहरू अझै पनि सोडियम-आयन ब्याट्रीहरूको लागि मुख्य एनोड सामग्री हुन्।

स्तरित संक्रमण धातु यौगिकहरूको उदय ग्राफिनको खोज पछि भएको हो। हाल, सोडियम-आयन ब्याट्रीहरूमा प्रयोग हुने दुई-आयामीय सामग्रीहरूमा मुख्यतया सोडियम-आधारित स्तरित NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4, आदि समावेश छन्।

पोलियानियोनिक सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीहरू पहिले लिथियम-आयन ब्याट्री सकारात्मक इलेक्ट्रोडहरूमा प्रयोग गरिएको थियो, र पछि सोडियम-आयन ब्याट्रीहरूमा प्रयोग गरिएको थियो। महत्त्वपूर्ण प्रतिनिधि सामग्रीहरूमा NaMnPO4 र NaFePO4 जस्ता ओलिभिन क्रिस्टलहरू समावेश छन्।

ट्रान्जिसन मेटल फस्फेट मूल रूपमा लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूमा सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीको रूपमा प्रयोग गरिएको थियो। संश्लेषण प्रक्रिया अपेक्षाकृत परिपक्व छ र त्यहाँ धेरै क्रिस्टल संरचनाहरू छन्।

फस्फेट, त्रि-आयामिक संरचनाको रूपमा, सोडियम आयनहरूको डिइन्टर्केलेसन र इन्टरकेलेशनको लागि अनुकूल फ्रेमवर्क संरचना निर्माण गर्दछ, र त्यसपछि उत्कृष्ट ऊर्जा भण्डारण प्रदर्शनको साथ सोडियम-आयन ब्याट्रीहरू प्राप्त गर्दछ।

कोर-शेल संरचना सामग्री सोडियम-आयन ब्याट्रीहरूको लागि एक नयाँ प्रकारको एनोड सामग्री हो जुन हालैका वर्षहरूमा मात्र देखा परेको छ। मौलिक सामग्रीहरूमा आधारित, यो सामग्रीले उत्कृष्ट संरचनात्मक डिजाइन मार्फत खोक्रो संरचना प्राप्त गरेको छ।

अधिक सामान्य कोर-शेल संरचना सामग्रीहरूमा खोक्रो कोबाल्ट सेलेनाइड न्यानोक्यूबहरू, Fe-N को-डोपेड कोर-शेल सोडियम भानाडेट न्यानोस्फियरहरू, छिद्रपूर्ण कार्बन खोक्रो टिन अक्साइड न्यानोस्फियरहरू र अन्य खोक्रो संरचनाहरू समावेश छन्।

यसको उत्कृष्ट विशेषताहरूको कारण, जादुई खोक्रो र छिद्रपूर्ण संरचनासँग मिलेर, अधिक इलेक्ट्रोकेमिकल गतिविधि इलेक्ट्रोलाइटमा पर्दछ, र एकै समयमा, यसले कुशल ऊर्जा भण्डारण प्राप्त गर्न इलेक्ट्रोलाइटको आयन गतिशीलतालाई पनि ठूलो मात्रामा बढावा दिन्छ।

विश्वव्यापी नवीकरणीय ऊर्जाको प्रयोग बढ्दै गएको छ, जसले गर्दा ऊर्जा भण्डारण प्रविधिको विकासलाई प्रवर्द्धन गरिएको छ।

हाल, विभिन्न ऊर्जा भण्डारण विधिहरू अनुसार, यसलाई भौतिक ऊर्जा भण्डारण र विद्युत रासायनिक ऊर्जा भण्डारणमा विभाजन गर्न सकिन्छ।

उच्च सुरक्षा, कम लागत, लचिलो प्रयोग, र उच्च दक्षताका फाइदाहरूका कारण इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भण्डारणले आजको नयाँ ऊर्जा भण्डारण प्रविधिको विकास मापदण्डहरू पूरा गर्दछ।

विभिन्न विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया प्रक्रियाहरू अनुसार, विद्युत रासायनिक ऊर्जा भण्डारण शक्ति स्रोतहरूमा मुख्यतया सुपरक्यापेसिटरहरू, लिड-एसिड ब्याट्रीहरू, इन्धन पावर ब्याट्रीहरू, निकल-मेटल हाइड्राइड ब्याट्रीहरू, सोडियम-सल्फर ब्याट्रीहरू, र लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू समावेश छन्।

ऊर्जा भण्डारण प्रविधिमा, लचिलो इलेक्ट्रोड सामग्रीहरूले तिनीहरूको डिजाइन विविधता, लचिलोपन, कम लागत, र वातावरणीय संरक्षण विशेषताहरूको कारणले धेरै वैज्ञानिकहरूको अनुसन्धान रुचिलाई आकर्षित गरेको छ।

कार्बन पदार्थहरूमा विशेष थर्मोकेमिकल स्थिरता, राम्रो विद्युतीय चालकता, उच्च शक्ति, र असामान्य यान्त्रिक गुणहरू हुन्छन्, जसले गर्दा तिनीहरूलाई लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू र सोडियम-आयन ब्याट्रीहरूको लागि आशाजनक इलेक्ट्रोडहरू बनाउँछ।

सुपरक्यापेसिटरहरू उच्च वर्तमान अवस्थामा द्रुत रूपमा चार्ज र डिस्चार्ज गर्न सकिन्छ, र यसको चक्र जीवन १००,००० पटक भन्दा बढी हुन्छ। तिनीहरू क्यापेसिटरहरू र ब्याट्रीहरू बीचको नयाँ प्रकारको विशेष इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भण्डारण पावर सप्लाई हुन्।

सुपरक्यापेसिटरहरूमा उच्च शक्ति घनत्व र उच्च ऊर्जा रूपान्तरण दरको विशेषताहरू हुन्छन्, तर तिनीहरूको ऊर्जा घनत्व कम हुन्छ, तिनीहरू स्व-डिस्चार्ज हुने सम्भावना हुन्छ, र अनुचित रूपमा प्रयोग गर्दा इलेक्ट्रोलाइट चुहावट हुने सम्भावना हुन्छ।

इन्धन पावर सेलमा चार्ज नहुने, ठूलो क्षमता, उच्च विशिष्ट क्षमता र फराकिलो विशिष्ट पावर दायराको विशेषताहरू भए तापनि, यसको उच्च सञ्चालन तापक्रम, उच्च लागत मूल्य, र कम ऊर्जा रूपान्तरण दक्षताले यसलाई निश्चित कोटीहरूमा मात्र व्यावसायिकरण प्रक्रियामा प्रयोग गर्न सकिन्छ।

लिड-एसिड ब्याट्रीहरूमा कम लागत, परिपक्व प्रविधि र उच्च सुरक्षाका फाइदाहरू छन्, र सिग्नल बेस स्टेशनहरू, विद्युतीय साइकलहरू, अटोमोबाइलहरू र ग्रिड ऊर्जा भण्डारणमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिएको छ। वातावरण प्रदूषित गर्ने जस्ता छोटो बोर्डहरूले ऊर्जा भण्डारण ब्याट्रीहरूको लागि बढ्दो उच्च आवश्यकताहरू र मापदण्डहरू पूरा गर्न सक्दैनन्।

Ni-MH ब्याट्रीहरूमा बलियो बहुमुखी प्रतिभा, कम क्यालोरीफिक मान, ठूलो मोनोमर क्षमता, र स्थिर डिस्चार्ज विशेषताहरू छन्, तर तिनीहरूको तौल अपेक्षाकृत ठूलो छ, र ब्याट्री श्रृंखला व्यवस्थापनमा धेरै समस्याहरू छन्, जसले गर्दा एकल ब्याट्री विभाजकहरू सजिलै पग्लन सक्छन्।