Энергия, кешелек цивилизациясе алгарышының матди нигезе буларак, һәрвакыт мөһим роль уйнаган. Ул кешелек җәмгыяте үсеше өчен алыштыргысыз гарантия булып тора. Су, һава һәм азык-төлек белән бергә, ул кешеләрнең яшәве өчен кирәкле шартларны тәшкил итә һәм кеше тормышына турыдан-туры йогынты ясый.

Энергетика сәнәгатенең үсеше ике зур үзгәреш кичерде: утын "чоры"ннан күмер "чоры"на, аннары күмер "чоры"ннан нефть "чоры"на. Хәзер ул нефть "чоры"ннан яңартыла торган энергия үзгәрешләре "чоры"на күчә башлады.

XIX гасыр башында төп чыганак буларак күмердән алып XX гасыр уртасында төп чыганак буларак нефтькә кадәр, кешеләр 200 елдан артык казылма энергияне киң күләмдә кулланалар. Ләкин, казылма энергия өстенлек иткән глобаль энергия структурасы аны казылма энергиянең бетүеннән ерак түгел итә.

Күмер, нефть һәм табигый газ кебек өч традицион казылма энергия ташучы яңа гасырда тиз арада бетәчәк, һәм куллану һәм яндыру процессында ул шулай ук ​​парник эффекты тудырачак, күп күләмдә пычраткыч матдәләр барлыкка китерәчәк һәм әйләнә-тирә мохитне пычратачак.

Шуңа күрә, казылма энергиягә бәйлелекне киметү, гамәлдәге рациональ булмаган энергия куллану структурасын үзгәртү һәм чиста һәм пычранусыз яңа яңартыла торган энергия эзләү бик мөһим.

Хәзерге вакытта яңартыла торган энергиягә, нигездә, җил энергиясе, водород энергиясе, кояш энергиясе, биомасса энергиясе, су күтәрелү энергиясе һәм геотермаль энергия һ.б. керә, һәм җил энергиясе һәм кояш энергиясе бүгенге көндә дөньякүләм тикшеренүләрнең иң мөһим нокталары булып тора.

Шулай да, төрле яңартыла торган энергия чыганакларын нәтиҗәле үзгәртү һәм саклауга ирешү чагыштырмача авыр, шуңа күрә аларны нәтиҗәле куллану кыен.

Бу очракта, кешеләр тарафыннан яңа яңартыла торган энергияне нәтиҗәле куллануны гамәлгә ашыру өчен, уңайлы һәм нәтиҗәле яңа энергия саклау технологияләрен эшләү кирәк, бу хәзерге социаль тикшеренүләрдә дә кайнар нокта булып тора.

Хәзерге вакытта литий-ион батареялары, иң нәтиҗәле икенчел батареяларның берсе буларак, төрле электрон җайланмаларда, транспортта, аэрокосмик һәм башка өлкәләрдә киң кулланыла, үсеш перспективалары катлаулырак.

Натрий һәм литийның физик һәм химик үзлекләре охшаш, һәм ул энергия саклау эффектына ия. Аның бай эчтәлеге, натрий чыганагының тигез таралышы һәм түбән бәясе аркасында, ул зур күләмле энергия саклау технологияләрендә кулланыла, ул түбән бәя һәм югары нәтиҗәлелек үзенчәлекләренә ия.

Натрий ионлы батареяларның уңай һәм тискәре электрод материалларына катламлы күчеш металлы кушылмалары, полианионнар, күчеш металлы фосфатлары, үзәк кабыклы нанокисәкчәләр, металл кушылмалары, каты углерод һ.б. керә.

Табигатьтә гаять зур запаслары булган элемент буларак, углерод арзан һәм алу җиңел, һәм ул натрий-ионлы аккумуляторлар өчен анод материалы буларак танылу алды.

Графитлашу дәрәҗәсенә карап, углерод материалларын ике категориягә бүлергә мөмкин: графитлы углерод һәм аморфлы углерод.

Аморф углеродка караган каты углерод 300 мАч/г натрий саклау сыйдырышлыгына ия, ә графитизация дәрәҗәсе югарырак булган углерод материалларын зур өслек мәйданы һәм нык тәртип аркасында коммерция максатларында куллану кыен.

Шуңа күрә, графит булмаган каты углерод материаллары, нигездә, гамәли тикшеренүләрдә кулланыла.

Натрий-ионлы аккумуляторлар өчен анод материалларының эшчәнлеген тагын да яхшырту өчен, углерод материалларының гидрофильлеген һәм үткәрүчәнлеген ион легирлау яки кушылма ярдәмендә яхшыртырга мөмкин, бу углерод материалларының энергия саклау эшчәнлеген яхшырта ала.

Натрий ион батареясының тискәре электрод материалы буларак, металл кушылмалары, нигездә, ике үлчәмле металл карбидлары һәм нитридлары. Ике үлчәмле материалларның бик яхшы үзенчәлекләреннән тыш, алар натрий ионнарын адсорбция һәм интеркаляция ярдәмендә генә түгел, ә натрий белән дә тота ала. Ионнар кушылмасы энергия саклау өчен химик реакцияләр аша сыйдырышлык тудыра, шуның белән энергия саклау эффектын сизелерлек яхшырта.

Металл кушылмаларын алуның югары бәясе һәм катлаулылыгы аркасында, углерод материаллары натрий-ионлы аккумуляторлар өчен төп анод материаллары булып кала.

Катламлы күчеш металл кушылмаларының үсеше графен ачылганнан соң башлана. Хәзерге вакытта натрий-ион батареяларында кулланыла торган ике үлчәмле материаллар, нигездә, натрий нигезендәге катламлы NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4 һ.б.

Полианионлы уңай электрод материаллары башта литий-ионлы батареяларның уңай электродларында кулланылган, соңрак натрий-ионлы батареяларда кулланылган. Мөһим типик материалларга NaMnPO4 һәм NaFePO4 кебек оливин кристаллары керә.

Күчеш металл фосфаты башта литий-ион батареяларында уңай электрод материалы буларак кулланылган. Синтез процессы чагыштырмача өлгергән һәм күп кристалл структуралары бар.

Фосфат, өч үлчәмле структура буларак, натрий ионнарының деинтеркаляциясенә һәм интеркаляциясенә уңайлы булган каркас структурасын төзи, аннары энергия саклауның бик яхшы күрсәткечләренә ия натрий-ион батареялары ала.

Үзәк-кабык структурасы материалы - натрий-ионлы аккумуляторлар өчен соңгы елларда гына барлыкка килгән яңа төр анод материалы. Башлангыч материалларга нигезләнеп, бу материал нәфис структура дизайны ярдәмендә буш структурага ирешелгән.

Иң еш очрый торган үзәк-кабык структуралы материалларга буш кобальт селенид нанокублары, Fe-N белән кушылган үзәк-кабыклы натрий ванадаты наносфералары, мәсамәле углерод-буш калай оксиды наносфералары һәм башка буш структуралар керә.

Аның искиткеч үзенчәлекләре, тылсымлы куыш һәм күзәнәкле структурасы аркасында, электролит күбрәк электрохимик активлыкка дучар була, һәм шул ук вакытта ул электролитның ион хәрәкәтчәнлеген дә яхшырта, энергияне нәтиҗәле саклауга ирешә.

Глобаль яңартыла торган энергия чыганаклары артуын дәвам итә, бу энергия саклау технологияләрен үстерүгә ярдәм итә.

Хәзерге вакытта, төрле энергия саклау ысуллары буенча, аны физик энергия саклау һәм электрохимик энергия саклау дип бүлергә мөмкин.

Электрохимик энергия саклау, югары куркынычсызлык, түбән бәя, куллануның сыгылмалылыгы һәм югары нәтиҗәлелек кебек өстенлекләре аркасында, бүгенге яңа энергия саклау технологияләренең үсеш стандартларына туры килә.

Төрле электрохимик реакция процессларына карап, электрохимик энергия саклау чыганакларына, нигездә, суперконденсаторлар, кургаш-кислота батареялары, ягулык батареялары, никель-металл гидрид батареялары, натрий-күкерт батареялары һәм литий-ион батареялары керә.

Энергия саклау технологиясендә, сыгылмалы электрод материаллары үзләренең конструкция төрлелеге, сыгылмалылыгы, арзанлыгы һәм әйләнә-тирә мохитне саклау үзенчәлекләре аркасында күп галимнәрнең тикшеренү кызыксынуын җәлеп итте.

Углерод материаллары махсус термохимик тотрыклылыкка, яхшы электр үткәрүчәнлегенә, югары ныклыкка һәм гадәти булмаган механик үзлекләргә ия, бу аларны литий-ионлы һәм натрий-ионлы батареялар өчен өметле электродлар итә.

Суперконденсаторларны югары ток шартларында тиз зарядларга һәм разрядларга мөмкин, һәм аларның цикл гомере 100 000 тапкырдан артык. Алар конденсаторлар һәм батареялар арасында яңа төр махсус электрохимик энергия саклаучы электр белән тәэмин итү җайланмасы.

Суперконденсаторлар югары куәт тыгызлыгы һәм югары энергия үзгәртү тизлеге үзенчәлекләренә ия, ләкин аларның энергия тыгызлыгы түбән, алар үз-үзеннән разрядлануга бирешәләр һәм дөрес кулланылмаганда электролит агып чыгуга бирешәләр.

Ягулык энергия элементы зарядкасыз, зур сыйдырышлы, югары чагыштырма сыйдырышлы һәм киң чагыштырма куәт диапазоны үзенчәлекләренә ия булса да, аның югары эш температурасы, югары бәясе һәм түбән энергияне үзгәртү нәтиҗәлелеге аны коммерцияләштерү процессында гына кулланырга мөмкинлек бирә.

Кургаш-кислота аккумуляторлары арзан бәя, өлгергән технология һәм югары куркынычсызлык кебек өстенлекләргә ия, һәм алар сигнал база станцияләрендә, электр велосипедларында, автомобильләрдә һәм челтәр энергия саклау системаларында киң кулланыла. Әйләнә-тирә мохитне пычрату кебек кыска платалар энергия саклау аккумуляторларына карата барган саен югарырак таләпләргә һәм стандартларга туры килә алмый.

Ni-MH батареялары көчле күпкырлылык, түбән җылылык бәясе, зур мономер сыйдырышлыгы һәм тотрыклы разряд үзенчәлекләренә ия, ләкин аларның авырлыгы чагыштырмача зур, һәм батареяларны серияле идарә итүдә күп проблемалар бар, бу бер батарея сепараторларының эрүенә китерергә мөмкин.