L’énergie, en tant que base matérielle du progrès de la civilisation humaine, a toujours joué un rôle important.C'est une garantie indispensable au développement de la société humaine.Avec l’eau, l’air et la nourriture, il constitue les conditions nécessaires à la survie humaine et affecte directement la vie humaine..

Le développement de l’industrie énergétique a connu deux transformations majeures : de « l’ère » du bois de chauffage à « l’ère » du charbon, puis de « l’ère » du charbon à « l’ère » du pétrole.Aujourd’hui, on a commencé à passer de « l’ère » du pétrole à « l’ère » du changement en matière d’énergies renouvelables.

Du charbon comme source principale au début du 19e siècle au pétrole comme source principale au milieu du 20e siècle, les humains utilisent l’énergie fossile à grande échelle depuis plus de 200 ans.Cependant, la structure énergétique mondiale dominée par les énergies fossiles ne nous laisse plus très loin de l’épuisement des énergies fossiles.

Les trois vecteurs économiques traditionnels de l'énergie fossile que sont le charbon, le pétrole et le gaz naturel seront rapidement épuisés au cours du nouveau siècle et, lors du processus d'utilisation et de combustion, ils provoqueront également l'effet de serre, généreront une grande quantité de polluants et pollueront. l'environnement.

Par conséquent, il est impératif de réduire la dépendance à l’égard des énergies fossiles, de modifier la structure actuelle d’utilisation irrationnelle de l’énergie et de rechercher de nouvelles énergies renouvelables propres et non polluantes.

À l'heure actuelle, les énergies renouvelables comprennent principalement l'énergie éolienne, l'énergie hydrogène, l'énergie solaire, l'énergie de la biomasse, l'énergie marémotrice et l'énergie géothermique, etc., et l'énergie éolienne et l'énergie solaire sont actuellement des points chauds de recherche dans le monde entier.

Cependant, il est encore relativement difficile de parvenir à une conversion et un stockage efficaces de diverses sources d’énergie renouvelables, ce qui rend difficile leur utilisation efficace.

Dans ce cas, afin de réaliser l'utilisation efficace des nouvelles énergies renouvelables par les êtres humains, il est nécessaire de développer de nouvelles technologies de stockage d'énergie pratiques et efficaces, qui constituent également un point chaud dans la recherche sociale actuelle.

À l'heure actuelle, les batteries lithium-ion, en tant que batteries secondaires les plus efficaces, sont largement utilisées dans divers appareils électroniques, dans les transports, dans l'aérospatiale et dans d'autres domaines., les perspectives de développement sont plus difficiles.

Les propriétés physiques et chimiques du sodium et du lithium sont similaires et ont un effet de stockage d'énergie.En raison de sa richesse, de la distribution uniforme de la source de sodium et de son prix bas, il est utilisé dans la technologie de stockage d'énergie à grande échelle, qui présente les caractéristiques d'un faible coût et d'un rendement élevé.

Les matériaux des électrodes positives et négatives des batteries sodium-ion comprennent des composés de métaux de transition en couches, des polyanions, des phosphates de métaux de transition, des nanoparticules noyau-coquille, des composés métalliques, du carbone dur, etc.

En tant qu'élément possédant des réserves extrêmement abondantes dans la nature, le carbone est bon marché et facile à obtenir, et il est largement reconnu comme matériau d'anode pour les batteries sodium-ion.

Selon le degré de graphitisation, les matériaux carbonés peuvent être divisés en deux catégories : le carbone graphitique et le carbone amorphe.

Le carbone dur, qui appartient au carbone amorphe, présente une capacité spécifique de stockage du sodium de 300 mAh/g, tandis que les matériaux carbonés présentant un degré de graphitisation plus élevé sont difficiles à utiliser commercialement en raison de leur grande surface et de leur ordre fort.

Par conséquent, les matériaux en carbone dur sans graphite sont principalement utilisés dans la recherche pratique.

Afin d'améliorer encore les performances des matériaux d'anode pour batteries sodium-ion, l'hydrophilie et la conductivité des matériaux carbonés peuvent être améliorées au moyen d'un dopage ou d'une composition ionique, ce qui peut améliorer les performances de stockage d'énergie des matériaux carbonés.

En tant que matériau d'électrode négative de la batterie sodium-ion, les composés métalliques sont principalement des carbures et nitrures métalliques bidimensionnels.En plus des excellentes caractéristiques des matériaux bidimensionnels, ils peuvent non seulement stocker les ions sodium par adsorption et intercalation, mais également se combiner avec le sodium. La combinaison d'ions génère une capacité par réactions chimiques pour le stockage d'énergie, améliorant ainsi considérablement l'effet de stockage d'énergie.

En raison du coût élevé et de la difficulté d’obtention de composés métalliques, les matériaux carbonés restent les principaux matériaux d’anode pour les batteries sodium-ion.

L’essor des composés de métaux de transition en couches intervient après la découverte du graphène.À l'heure actuelle, les matériaux bidimensionnels utilisés dans les batteries sodium-ion comprennent principalement le NaxMO4 en couches à base de sodium, le NaxCoO4, le NaxMnO4, le NaxVO4, le NaxFeO4, etc.

Les matériaux d'électrode positive polyanioniques ont d'abord été utilisés dans les électrodes positives des batteries lithium-ion, puis dans les batteries sodium-ion.Les matériaux représentatifs importants comprennent les cristaux d'olivine tels que NaMnPO4 et NaFePO4.

Le phosphate de métal de transition était à l’origine utilisé comme matériau d’électrode positive dans les batteries lithium-ion.Le processus de synthèse est relativement mature et il existe de nombreuses structures cristallines.

Le phosphate, en tant que structure tridimensionnelle, construit une structure de charpente propice à la désintercalation et à l'intercalation des ions sodium, puis obtient des batteries sodium-ion avec d'excellentes performances de stockage d'énergie.

Le matériau de structure noyau-coquille est un nouveau type de matériau d’anode pour les batteries sodium-ion qui n’est apparu que ces dernières années.Basé sur les matériaux originaux, ce matériau a obtenu une structure creuse grâce à une conception structurelle exquise.

Les matériaux de structure noyau-coquille les plus courants comprennent les nanocubes creux de séléniure de cobalt, les nanosphères de vanadate de sodium noyau-coquille co-dopées au Fe-N, les nanosphères creuses d'oxyde d'étain de carbone poreux et d'autres structures creuses.

En raison de ses excellentes caractéristiques, associées à la structure magique creuse et poreuse, une plus grande activité électrochimique est exposée à l'électrolyte, et en même temps, elle favorise également grandement la mobilité ionique de l'électrolyte pour obtenir un stockage d'énergie efficace.

Les énergies renouvelables mondiales continuent de croître, favorisant le développement de la technologie de stockage d’énergie.

À l'heure actuelle, selon différentes méthodes de stockage d'énergie, il peut être divisé en stockage d'énergie physique et stockage d'énergie électrochimique.

Le stockage électrochimique de l'énergie répond aux normes de développement de la nouvelle technologie actuelle de stockage de l'énergie en raison de ses avantages de haute sécurité, de faible coût, d'utilisation flexible et de haute efficacité.

Selon différents processus de réaction électrochimique, les sources d'énergie de stockage d'énergie électrochimique comprennent principalement les supercondensateurs, les batteries au plomb, les batteries à combustible, les batteries nickel-hydrure métallique, les batteries sodium-soufre et les batteries lithium-ion.

Dans la technologie de stockage d'énergie, les matériaux d'électrodes flexibles ont attiré l'intérêt de nombreux scientifiques en raison de leur diversité de conception, de leur flexibilité, de leur faible coût et de leurs caractéristiques de protection de l'environnement.

Les matériaux carbonés ont une stabilité thermochimique particulière, une bonne conductivité électrique, une résistance élevée et des propriétés mécaniques inhabituelles, ce qui en fait des électrodes prometteuses pour les batteries lithium-ion et les batteries sodium-ion.

Les supercondensateurs peuvent être rapidement chargés et déchargés dans des conditions de courant élevé et ont une durée de vie de plus de 100 000 fois.Il s'agit d'un nouveau type d'alimentation électrochimique spéciale de stockage d'énergie entre les condensateurs et les batteries.

Les supercondensateurs ont les caractéristiques d'une densité de puissance élevée et d'un taux de conversion d'énergie élevé, mais leur densité d'énergie est faible, ils sont sujets à l'autodécharge et ils sont sujets aux fuites d'électrolyte lorsqu'ils sont mal utilisés.

Bien que la pile à combustible présente les caractéristiques d'une absence de charge, d'une grande capacité, d'une capacité spécifique élevée et d'une large plage de puissance spécifique, sa température de fonctionnement élevée, son prix de revient élevé et son faible rendement de conversion d'énergie la rendent disponible uniquement dans le processus de commercialisation.utilisé dans certaines catégories.

Les batteries au plomb présentent les avantages d'un faible coût, d'une technologie mature et d'une sécurité élevée, et ont été largement utilisées dans les stations de base de signaux, les vélos électriques, les automobiles et le stockage d'énergie sur réseau.Les panneaux courts, tels que ceux qui polluent l'environnement, ne peuvent pas répondre aux exigences et normes de plus en plus élevées en matière de batteries de stockage d'énergie.

Les batteries Ni-MH ont les caractéristiques d'une grande polyvalence, d'un faible pouvoir calorifique, d'une grande capacité de monomère et de caractéristiques de décharge stables, mais leur poids est relativement important et il existe de nombreux problèmes dans la gestion des séries de batteries, qui peuvent facilement conduire à la fusion d'un seul séparateurs de batterie.