Nishati, kama msingi wa nyenzo kwa ajili ya maendeleo ya ustaarabu wa binadamu, imekuwa na jukumu muhimu kila wakati. Ni dhamana muhimu kwa ajili ya maendeleo ya jamii ya binadamu. Pamoja na maji, hewa, na chakula, huunda hali muhimu kwa ajili ya kuishi kwa binadamu na huathiri moja kwa moja maisha ya binadamu.

Maendeleo ya sekta ya nishati yamepitia mabadiliko mawili makubwa kutoka "enzi" ya kuni hadi "enzi" ya makaa ya mawe, na kisha kutoka "enzi" ya makaa ya mawe hadi "enzi" ya mafuta. Sasa imeanza kubadilika kutoka "enzi" ya mafuta hadi "enzi" ya mabadiliko ya nishati mbadala.

Kuanzia makaa ya mawe kama chanzo kikuu mwanzoni mwa karne ya 19 hadi mafuta kama chanzo kikuu katikati ya karne ya 20, wanadamu wametumia nishati ya visukuku kwa kiwango kikubwa kwa zaidi ya miaka 200. Hata hivyo, muundo wa nishati ya kimataifa unaotawaliwa na nishati ya visukuku huifanya isiwe mbali tena na kupungua kwa nishati ya visukuku.

Vibebaji vitatu vya kiuchumi vya nishati ya visukuku vinavyowakilishwa na makaa ya mawe, mafuta na gesi asilia vitaisha haraka katika karne mpya, na katika mchakato wa matumizi na mwako, pia vitasababisha athari ya chafu, kutoa kiasi kikubwa cha uchafuzi, na kuchafua mazingira.

Kwa hivyo, ni muhimu kupunguza utegemezi wa nishati ya visukuku, kubadilisha muundo uliopo wa matumizi ya nishati yasiyo na mantiki, na kutafuta nishati mpya mbadala safi na isiyo na uchafuzi wa mazingira.

Kwa sasa, nishati mbadala inajumuisha zaidi nishati ya upepo, nishati ya hidrojeni, nishati ya jua, nishati ya mimea, nishati ya mawimbi na nishati ya jotoardhi, n.k., na nishati ya upepo na nishati ya jua ni maeneo muhimu ya utafiti duniani kote.

Hata hivyo, bado ni vigumu kufikia ubadilishaji na uhifadhi mzuri wa vyanzo mbalimbali vya nishati mbadala, na hivyo kufanya iwe vigumu kuvitumia kwa ufanisi.

Katika hali hii, ili kutambua matumizi bora ya nishati mpya mbadala na wanadamu, ni muhimu kuendeleza teknolojia mpya ya kuhifadhi nishati rahisi na yenye ufanisi, ambayo pia ni sehemu muhimu katika utafiti wa sasa wa kijamii.

Kwa sasa, betri za lithiamu-ion, kama moja ya betri za sekondari zenye ufanisi zaidi, zimetumika sana katika vifaa mbalimbali vya kielektroniki, usafiri, anga za juu na nyanja zingine. , matarajio ya maendeleo ni magumu zaidi.

Sifa za kimwili na kemikali za sodiamu na lithiamu zinafanana, na ina athari ya kuhifadhi nishati. Kwa sababu ya kiwango chake kingi, usambazaji sawa wa chanzo cha sodiamu, na bei ya chini, hutumika katika teknolojia kubwa ya kuhifadhi nishati, ambayo ina sifa za gharama nafuu na ufanisi mkubwa.

Nyenzo chanya na hasi za elektrodi za betri za ioni za sodiamu ni pamoja na misombo ya metali ya mpito yenye tabaka, polianioni, fosfeti za metali za mpito, chembe chembe ndogo za ganda la msingi, misombo ya metali, kaboni ngumu, n.k.

Kama kipengele chenye akiba nyingi sana, kaboni ni rahisi na ya bei nafuu kupatikana, na imepata kutambuliwa sana kama nyenzo ya anodi kwa betri za sodiamu-ion.

Kulingana na kiwango cha uundaji wa graphitization, vifaa vya kaboni vinaweza kugawanywa katika vikundi viwili: kaboni ya grafiti na kaboni isiyo na umbo.

Kaboni ngumu, ambayo ni ya kaboni isiyo na umbo, inaonyesha uwezo maalum wa kuhifadhi sodiamu wa 300mAh/g, huku vifaa vya kaboni vyenye kiwango cha juu cha grafiti ni vigumu kukidhi matumizi ya kibiashara kutokana na eneo lao kubwa la uso na mpangilio mzuri.

Kwa hivyo, nyenzo za kaboni ngumu zisizo za grafiti hutumiwa hasa katika utafiti wa vitendo.

Ili kuboresha zaidi utendaji wa vifaa vya anodi kwa betri za sodiamu-ioni, upenyezaji wa maji na upitishaji wa vifaa vya kaboni vinaweza kuboreshwa kwa njia ya uongezaji wa ioni au mchanganyiko, ambayo inaweza kuongeza utendaji wa uhifadhi wa nishati wa vifaa vya kaboni.

Kama nyenzo hasi ya elektrodi ya betri ya ioni ya sodiamu, misombo ya chuma ni hasa kabidi na nitridi za chuma zenye pande mbili. Mbali na sifa bora za vifaa vyenye pande mbili, haziwezi tu kuhifadhi ioni za sodiamu kwa kufyonza na kuingiliana, lakini pia huchanganyika na sodiamu. Mchanganyiko wa ioni hutoa uwezo kupitia athari za kemikali kwa ajili ya kuhifadhi nishati, na hivyo kuboresha sana athari ya kuhifadhi nishati.

Kutokana na gharama kubwa na ugumu wa kupata misombo ya chuma, nyenzo za kaboni bado ndizo nyenzo kuu za anodi kwa betri za sodiamu-ion.

Kuongezeka kwa misombo ya metali ya mpito yenye tabaka ni baada ya ugunduzi wa graphene. Kwa sasa, nyenzo zenye pande mbili zinazotumika katika betri za sodiamu-ioni hasa ni pamoja na NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4, n.k. zenye tabaka zenye msingi wa sodiamu.

Nyenzo za elektrodi chanya ya polyanionic zilitumika kwanza katika elektrodi chanya za betri ya lithiamu-ion, na baadaye zilitumika katika betri za sodiamu-ion. Nyenzo muhimu zinazowakilisha ni pamoja na fuwele za olivine kama vile NaMnPO4 na NaFePO4.

Fosfeti ya metali ya mpito ilitumika hapo awali kama nyenzo chanya ya elektrodi katika betri za lithiamu-ion. Mchakato wa usanisi umekomaa kiasi na kuna miundo mingi ya fuwele.

Fosfeti, kama muundo wa pande tatu, hujenga muundo wa mfumo unaosaidia kutenganisha na kuingiliana kwa ioni za sodiamu, na kisha hupata betri za sodiamu-ioni zenye utendaji bora wa kuhifadhi nishati.

Nyenzo ya muundo wa ganda la msingi ni aina mpya ya nyenzo ya anodi kwa betri za sodiamu-ioni ambayo imeibuka tu katika miaka ya hivi karibuni. Kulingana na nyenzo asili, nyenzo hii imepata muundo tupu kupitia muundo bora wa kimuundo.

Vifaa vya kawaida vya muundo wa ganda la msingi ni pamoja na nanocubes za kobalti selenidi zenye mashimo, nanospheres za sodiamu vanadate zenye ganda la msingi zilizochanganywa na Fe-N, nanospheres za kaboni zenye mashimo zenye oksidi ya bati na miundo mingine yenye mashimo.

Kutokana na sifa zake bora, pamoja na muundo wa kichawi wenye mashimo na vinyweleo, shughuli zaidi za kielektroniki huwekwa wazi kwa elektroliti, na wakati huo huo, pia inakuza sana uhamaji wa ioni wa elektroliti ili kufikia uhifadhi mzuri wa nishati.

Nishati mbadala duniani inaendelea kuongezeka, na kukuza maendeleo ya teknolojia ya kuhifadhi nishati.

Kwa sasa, kulingana na mbinu tofauti za kuhifadhi nishati, inaweza kugawanywa katika hifadhi ya nishati ya kimwili na hifadhi ya nishati ya elektroniki.

Hifadhi ya nishati ya kielektroniki inakidhi viwango vya maendeleo vya teknolojia mpya ya kuhifadhi nishati ya leo kutokana na faida zake za usalama wa hali ya juu, gharama nafuu, matumizi rahisi, na ufanisi mkubwa.

Kulingana na michakato tofauti ya mmenyuko wa kielektroniki, vyanzo vya nguvu vya kuhifadhi nishati ya kielektroniki vinajumuisha hasa vichocheo vikubwa (supercapacitors), betri za asidi ya risasi, betri za nguvu ya mafuta, betri za hidridi ya nikeli-metali, betri za sodiamu-sulfuri, na betri za lithiamu-ion.

Katika teknolojia ya kuhifadhi nishati, vifaa vya elektrodi vinavyonyumbulika vimevutia wanasayansi wengi wanaopenda utafiti kutokana na utofauti wa muundo, unyumbulifu, gharama nafuu, na sifa za ulinzi wa mazingira.

Vifaa vya kaboni vina uthabiti maalum wa jotokemikali, upitishaji mzuri wa umeme, nguvu ya juu, na sifa zisizo za kawaida za kiufundi, na kuzifanya kuwa elektrodi zenye matumaini kwa betri za lithiamu-ion na betri za sodiamu-ion.

Supercapacitors zinaweza kuchajiwa na kutolewa haraka chini ya hali ya juu ya mkondo, na kuwa na maisha ya mzunguko wa zaidi ya mara 100,000. Ni aina mpya ya usambazaji maalum wa nishati ya kuhifadhi nishati ya kielektroniki kati ya capacitors na betri.

Supercapacitors zina sifa za msongamano mkubwa wa nguvu na kiwango cha juu cha ubadilishaji wa nishati, lakini msongamano wao wa nishati ni mdogo, huwa na uwezekano wa kujitoa, na huwa na uwezekano wa kuvuja kwa elektroliti zinapotumika vibaya.

Ingawa seli ya nguvu ya mafuta ina sifa za kutochaji, uwezo mkubwa, uwezo maalum wa hali ya juu na kiwango kikubwa cha nguvu maalum, halijoto yake ya juu ya uendeshaji, bei ya juu ya gharama, na ufanisi mdogo wa ubadilishaji wa nishati huifanya ipatikane tu katika mchakato wa kibiashara.

Betri za asidi ya risasi zina faida za gharama nafuu, teknolojia iliyokomaa, na usalama wa hali ya juu, na zimetumika sana katika vituo vya msingi wa mawimbi, baiskeli za umeme, magari, na hifadhi ya nishati ya gridi. Bao fupi kama vile kuchafua mazingira haziwezi kukidhi mahitaji na viwango vya juu zaidi vya betri za kuhifadhi nishati.

Betri za Ni-MH zina sifa za utofauti mkubwa, thamani ya chini ya kalori, uwezo mkubwa wa monoma, na sifa thabiti za kutokwa, lakini uzito wao ni mkubwa kiasi, na kuna matatizo mengi katika usimamizi wa mfululizo wa betri, ambayo yanaweza kusababisha kuyeyuka kwa vitenganishi vya betri moja kwa urahisi.