मानव सभ्यता की प्रगति के भौतिक आधार के रूप में ऊर्जा ने हमेशा एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है।यह मानव समाज के विकास के लिए एक अनिवार्य गारंटी है।जल, वायु और भोजन के साथ मिलकर यह मानव अस्तित्व के लिए आवश्यक शर्तें बनाता है और मानव जीवन को सीधे प्रभावित करता है।.

ऊर्जा उद्योग के विकास में दो बड़े परिवर्तन हुए हैं - जलाऊ लकड़ी के "युग" से लेकर कोयले के "युग" तक, और फिर कोयले के "युग" से लेकर तेल के "युग" तक।अब यह तेल के "युग" से नवीकरणीय ऊर्जा परिवर्तन के "युग" में बदलना शुरू हो गया है।

19वीं सदी की शुरुआत में मुख्य स्रोत के रूप में कोयले से लेकर 20वीं सदी के मध्य में मुख्य स्रोत के रूप में तेल तक, मानव ने 200 से अधिक वर्षों से बड़े पैमाने पर जीवाश्म ऊर्जा का उपयोग किया है।हालाँकि, जीवाश्म ऊर्जा के प्रभुत्व वाली वैश्विक ऊर्जा संरचना अब इसे जीवाश्म ऊर्जा की कमी से दूर नहीं रखती है।

कोयला, तेल और प्राकृतिक गैस द्वारा प्रस्तुत तीन पारंपरिक जीवाश्म ऊर्जा आर्थिक वाहक नई सदी में तेजी से समाप्त हो जाएंगे, और उपयोग और दहन की प्रक्रिया में, यह ग्रीनहाउस प्रभाव का भी कारण बनेगा, बड़ी मात्रा में प्रदूषक पैदा करेगा और प्रदूषित करेगा। पर्यावरण।

इसलिए, जीवाश्म ऊर्जा पर निर्भरता कम करना, मौजूदा अतार्किक ऊर्जा उपयोग संरचना को बदलना और स्वच्छ और प्रदूषण मुक्त नई नवीकरणीय ऊर्जा की तलाश करना अनिवार्य है।

वर्तमान में, नवीकरणीय ऊर्जा में मुख्य रूप से पवन ऊर्जा, हाइड्रोजन ऊर्जा, सौर ऊर्जा, बायोमास ऊर्जा, ज्वारीय ऊर्जा और भूतापीय ऊर्जा आदि शामिल हैं, और पवन ऊर्जा और सौर ऊर्जा दुनिया भर में वर्तमान अनुसंधान हॉटस्पॉट हैं।

हालाँकि, विभिन्न नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का कुशल रूपांतरण और भंडारण हासिल करना अभी भी अपेक्षाकृत कठिन है, जिससे उनका प्रभावी ढंग से उपयोग करना मुश्किल हो जाता है।

इस मामले में, मानव द्वारा नई नवीकरणीय ऊर्जा के प्रभावी उपयोग को साकार करने के लिए, सुविधाजनक और कुशल नई ऊर्जा भंडारण तकनीक विकसित करना आवश्यक है, जो वर्तमान सामाजिक अनुसंधान में भी एक गर्म स्थान है।

वर्तमान में, लिथियम-आयन बैटरी, सबसे कुशल माध्यमिक बैटरियों में से एक के रूप में, विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, परिवहन, एयरोस्पेस और अन्य क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग की गई है।, विकास की संभावनाएँ अधिक कठिन हैं।

सोडियम और लिथियम के भौतिक और रासायनिक गुण समान हैं, और इसमें ऊर्जा भंडारण प्रभाव होता है।इसकी समृद्ध सामग्री, सोडियम स्रोत का समान वितरण और कम कीमत के कारण, इसका उपयोग बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी में किया जाता है, जिसमें कम लागत और उच्च दक्षता की विशेषताएं होती हैं।

सोडियम आयन बैटरियों की सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री में स्तरित संक्रमण धातु यौगिक, पॉलीअनियन, संक्रमण धातु फॉस्फेट, कोर-शेल नैनोकण, धातु यौगिक, कठोर कार्बन आदि शामिल हैं।

प्रकृति में अत्यंत प्रचुर मात्रा में भंडार वाले तत्व के रूप में, कार्बन सस्ता और प्राप्त करना आसान है, और सोडियम-आयन बैटरी के लिए एनोड सामग्री के रूप में इसे काफी मान्यता मिली है।

ग्रेफाइटाइजेशन की डिग्री के अनुसार, कार्बन सामग्री को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: ग्रेफाइटिक कार्बन और अनाकार कार्बन।

कठोर कार्बन, जो अनाकार कार्बन से संबंधित है, 300mAh/g की सोडियम भंडारण विशिष्ट क्षमता प्रदर्शित करता है, जबकि उच्च स्तर के ग्रेफाइटाइजेशन वाली कार्बन सामग्री को उनके बड़े सतह क्षेत्र और मजबूत क्रम के कारण व्यावसायिक उपयोग को पूरा करना मुश्किल होता है।

इसलिए, गैर-ग्रेफाइट कठोर कार्बन सामग्री का उपयोग मुख्य रूप से व्यावहारिक अनुसंधान में किया जाता है।

सोडियम-आयन बैटरियों के लिए एनोड सामग्री के प्रदर्शन को और बेहतर बनाने के लिए, आयन डोपिंग या कंपाउंडिंग के माध्यम से कार्बन सामग्री की हाइड्रोफिलिसिटी और चालकता में सुधार किया जा सकता है, जो कार्बन सामग्री के ऊर्जा भंडारण प्रदर्शन को बढ़ा सकता है।

सोडियम आयन बैटरी की नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में, धातु यौगिक मुख्य रूप से द्वि-आयामी धातु कार्बाइड और नाइट्राइड होते हैं।द्वि-आयामी सामग्रियों की उत्कृष्ट विशेषताओं के अलावा, वे न केवल सोखना और अंतर्संबंध द्वारा सोडियम आयनों को संग्रहीत कर सकते हैं, बल्कि सोडियम के साथ संयोजन भी कर सकते हैं। आयनों का संयोजन ऊर्जा भंडारण के लिए रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से समाई उत्पन्न करता है, जिससे ऊर्जा भंडारण प्रभाव में काफी सुधार होता है।

धातु यौगिकों को प्राप्त करने में उच्च लागत और कठिनाई के कारण, कार्बन सामग्री अभी भी सोडियम-आयन बैटरी के लिए मुख्य एनोड सामग्री है।

स्तरित संक्रमण धातु यौगिकों का उदय ग्राफीन की खोज के बाद हुआ है।वर्तमान में, सोडियम-आयन बैटरियों में उपयोग की जाने वाली द्वि-आयामी सामग्रियों में मुख्य रूप से सोडियम-आधारित स्तरित NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4 आदि शामिल हैं।

पॉलीएनियोनिक पॉजिटिव इलेक्ट्रोड सामग्री का उपयोग पहले लिथियम-आयन बैटरी पॉजिटिव इलेक्ट्रोड में किया गया था, और बाद में सोडियम-आयन बैटरी में उपयोग किया गया था।महत्वपूर्ण प्रतिनिधि सामग्रियों में NaMnPO4 और NaFePO4 जैसे ओलिवाइन क्रिस्टल शामिल हैं।

संक्रमण धातु फॉस्फेट मूल रूप से लिथियम-आयन बैटरी में एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता था।संश्लेषण प्रक्रिया अपेक्षाकृत परिपक्व है और इसमें कई क्रिस्टल संरचनाएँ हैं।

फॉस्फेट, एक त्रि-आयामी संरचना के रूप में, एक ढांचा संरचना बनाता है जो सोडियम आयनों के डिइंटरकलेशन और इंटरकलेशन के लिए अनुकूल है, और फिर उत्कृष्ट ऊर्जा भंडारण प्रदर्शन के साथ सोडियम-आयन बैटरी प्राप्त करता है।

कोर-शेल संरचना सामग्री सोडियम-आयन बैटरियों के लिए एक नई प्रकार की एनोड सामग्री है जो हाल के वर्षों में ही उभरी है।मूल सामग्रियों के आधार पर, इस सामग्री ने उत्कृष्ट संरचनात्मक डिजाइन के माध्यम से एक खोखली संरचना हासिल की है।

अधिक सामान्य कोर-शेल संरचना सामग्री में खोखले कोबाल्ट सेलेनाइड नैनोक्यूब, Fe-N सह-डोप्ड कोर-शेल सोडियम वैनाडेट नैनोस्फेयर, छिद्रपूर्ण कार्बन खोखले टिन ऑक्साइड नैनोस्फेयर और अन्य खोखले संरचनाएं शामिल हैं।

इसकी उत्कृष्ट विशेषताओं के कारण, जादुई खोखली और छिद्रपूर्ण संरचना के साथ, इलेक्ट्रोलाइट में अधिक विद्युत रासायनिक गतिविधि उजागर होती है, और साथ ही, यह कुशल ऊर्जा भंडारण प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रोलाइट की आयन गतिशीलता को भी काफी बढ़ावा देता है।

वैश्विक नवीकरणीय ऊर्जा में वृद्धि जारी है, जिससे ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी के विकास को बढ़ावा मिल रहा है।

वर्तमान में, विभिन्न ऊर्जा भंडारण विधियों के अनुसार, इसे भौतिक ऊर्जा भंडारण और विद्युत रासायनिक ऊर्जा भंडारण में विभाजित किया जा सकता है।

उच्च सुरक्षा, कम लागत, लचीले उपयोग और उच्च दक्षता के लाभों के कारण इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भंडारण आज की नई ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी के विकास मानकों को पूरा करता है।

विभिन्न इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया प्रक्रियाओं के अनुसार, इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भंडारण शक्ति स्रोतों में मुख्य रूप से सुपरकैपेसिटर, लेड-एसिड बैटरी, ईंधन पावर बैटरी, निकल-मेटल हाइड्राइड बैटरी, सोडियम-सल्फर बैटरी और लिथियम-आयन बैटरी शामिल हैं।

ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी में, लचीली इलेक्ट्रोड सामग्री ने अपनी डिजाइन विविधता, लचीलेपन, कम लागत और पर्यावरण संरक्षण विशेषताओं के कारण कई वैज्ञानिकों के अनुसंधान हितों को आकर्षित किया है।

कार्बन सामग्रियों में विशेष थर्मोकेमिकल स्थिरता, अच्छी विद्युत चालकता, उच्च शक्ति और असामान्य यांत्रिक गुण होते हैं, जो उन्हें लिथियम-आयन बैटरी और सोडियम-आयन बैटरी के लिए आशाजनक इलेक्ट्रोड बनाते हैं।

सुपरकैपेसिटर को उच्च वर्तमान परिस्थितियों में जल्दी से चार्ज और डिस्चार्ज किया जा सकता है, और इसका चक्र जीवन 100,000 से अधिक बार होता है।वे कैपेसिटर और बैटरी के बीच एक नए प्रकार की विशेष विद्युत रासायनिक ऊर्जा भंडारण बिजली आपूर्ति हैं।

सुपरकैपेसिटर में उच्च शक्ति घनत्व और उच्च ऊर्जा रूपांतरण दर की विशेषताएं होती हैं, लेकिन उनकी ऊर्जा घनत्व कम होती है, वे स्व-निर्वहन के लिए प्रवण होते हैं, और अनुचित तरीके से उपयोग किए जाने पर इलेक्ट्रोलाइट रिसाव का खतरा होता है।

यद्यपि ईंधन पावर सेल में बिना चार्जिंग, बड़ी क्षमता, उच्च विशिष्ट क्षमता और विस्तृत विशिष्ट पावर रेंज की विशेषताएं हैं, इसका उच्च परिचालन तापमान, उच्च लागत मूल्य और कम ऊर्जा रूपांतरण दक्षता इसे केवल व्यावसायीकरण प्रक्रिया में उपलब्ध कराती है।कुछ श्रेणियों में उपयोग किया जाता है।

लेड-एसिड बैटरियों में कम लागत, परिपक्व तकनीक और उच्च सुरक्षा के फायदे हैं, और सिग्नल बेस स्टेशनों, इलेक्ट्रिक साइकिल, ऑटोमोबाइल और ग्रिड ऊर्जा भंडारण में व्यापक रूप से उपयोग किया गया है।पर्यावरण को प्रदूषित करने वाले छोटे बोर्ड ऊर्जा भंडारण बैटरियों के लिए बढ़ती उच्च आवश्यकताओं और मानकों को पूरा नहीं कर सकते हैं।

नी-एमएच बैटरियों में मजबूत बहुमुखी प्रतिभा, कम कैलोरी मान, बड़ी मोनोमर क्षमता और स्थिर डिस्चार्ज विशेषताओं की विशेषताएं हैं, लेकिन उनका वजन अपेक्षाकृत बड़ा है, और बैटरी श्रृंखला प्रबंधन में कई समस्याएं हैं, जो आसानी से सिंगल के पिघलने का कारण बन सकती हैं। बैटरी विभाजक.