Energiýa, adamzat siwilizasiýasynyň ösüşiniň maddy esasy hökmünde, hemişe möhüm rol oýnap geldi. Ol adamzat jemgyýetiniň ösüşiniň aýrylmaz kepilligidir. Suw, howa we iýmit bilen bilelikde, ol adamyň ýaşamagy üçin zerur şertleri emele getirýär we adamyň durmuşyna gönüden-göni täsir edýär.

Energetika senagatynyň ösüşi iki uly özgerişligi başdan geçirdi: odun "döwründen" kömür "döwrüne, soňra kömür "döwründen" nebit "döwrüne. Indi bolsa ol nebit "döwründen" gaýtadan dikeldilýän energiýa üýtgeşmeleriniň "döwrüne" öwrülmäge başlady.

XIX asyryň başlarynda kömürden başlap, XX asyryň ortalarynda nebit esasy çeşme hökmünde ulanylyp, adamlar 200 ýyldan gowrak wagt bäri gazylyp alynýan energiýany giň gerimde ulanyp gelýärler. Şeýle-de bolsa, gazylyp alynýan energiýanyň agdyklyk edýän global energiýa gurluşy ony gazylyp alynýan energiýanyň azalmagyndan uzakda saklamaýar.

Kömür, nebit we tebigy gaz ýaly däp bolan üç sany gazylyp alynýan energiýanyň ykdysady daşaýjylary täze asyrda çalt tükener we ulanmak we ýakmak prosesinde parnik effektini döredip, köp mukdarda hapa maddalary döredip, daşky gurşawy hapalar.

Şonuň üçin gazylyp alynýan energiýa garaşlylygyny azaltmak, energiýanyň ulanylyşynyň bar bolan irrasional gurluşyny üýtgetmek we arassa we hapalanmasyz täze gaýtadan dikeldilýän energiýa çeşmelerini gözlemek örän möhümdir.

Häzirki wagtda gaýtadan dikeldilýän energiýa, esasan, ýel energiýasyny, wodorod energiýasyny, gün energiýasyny, biokütle energiýasyny, gelgit energiýasyny we geotermal energiýany öz içine alýar we ýel energiýasy we gün energiýasy dünýäde häzirki wagtda ylmy-barlag işleriniň iň möhüm ugurlarydyr.

Şeýle-de bolsa, dürli gaýtadan dikeldilýän energiýa çeşmelerini netijeli öwürmek we saklamak henizem deňeşdirme boýunça kyn, şonuň üçin olary netijeli ulanmagy kynlaşdyrýar.

Bu ýagdaýda, adamlar tarapyndan täze dikeldilýän energiýanyň netijeli ulanylmagyny amala aşyrmak üçin amatly we netijeli täze energiýa saklaýyş tehnologiýasyny işläp düzmek zerurdyr, bu bolsa häzirki zaman sosial barlaglarynda hem möhüm orun eýeleýär.

Häzirki wagtda litium-ion batareýalary, iň netijeli ikinji batareýalaryň biri hökmünde, dürli elektron enjamlarda, ulagda, awiakosmosda we beýleki ugurlarda giňden ulanylýar, ösüş mümkinçilikleri has kyn.

Natriýiň we litiniň fiziki we himiki häsiýetleri meňzeşdir we energiýany saklaýan täsire eýedir. Baý düzümi, natriý çeşmesiniň deň paýlanyşy we arzanlygy sebäpli, ol uly möçberli energiýany saklaýan tehnologiýada ulanylýar, bu bolsa arzan baha we ýokary netijelilik häsiýetlerine eýedir.

Natriý ion batareýalarynyň oňyn we negatiw elektrod materiallaryna gatlakly geçiş metal birleşmeleri, polianionlar, geçiş metal fosfatlary, ýadro gabykly nanopartikullar, metal birleşmeleri, gaty uglerod we ş.m. girýär.

Tebigatda örän köp gorlary bolan element hökmünde uglerod arzan we ony almak aňsat, şeýle hem natriý-ion batareýalary üçin anod materialy hökmünde uly ykrarnama gazandy.

Grafitleşme derejesine görä, uglerod materiallary iki kategoriýa bölünýär: grafit uglerod we amorf uglerod.

Amorf ugleroda degişli bolan gaty uglerod 300mAh/g natriý saklamak üçin ýörite kuwwatlylyga eýe, şol bir wagtyň özünde grafitleşme derejesi ýokary bolan uglerod materiallaryny uly ýüz meýdany we berk tertibi sebäpli täjirçilik maksatly ulanmak kyn.

Şonuň üçin grafit däl berk uglerod materiallary esasan amaly barlaglarda ulanylýar.

Natriý-ion batareýalary üçin anod materiallarynyň işini has-da gowulandyrmak maksady bilen, uglerod materiallarynyň gidrofilligini we geçirijiligini ion goşundysy ýa-da birleşme arkaly gowulandyryp bolýar, bu bolsa uglerod materiallarynyň energiýa saklamak işini ýokarlandyryp biler.

Natriý ion batareýasynyň negatiw elektrod materialy hökmünde metal birleşmeleri esasan iki ölçegli metal karbidleri we nitridleridir. Iki ölçegli materiallaryň ajaýyp häsiýetlerinden başga-da, olar diňe bir adsorbsiýa we interkalasiýa arkaly natriý ionlaryny saklap bilmeýärler, eýsem natriý bilen hem birleşýärler. Ionlaryň birleşmesi energiýany saklamak üçin himiki reaksiýalar arkaly kuwwatlylyk döredýär we şeýdip energiýany saklamak täsirini ep-esli gowulandyrýar.

Metall birleşmelerini almagyň gymmatlygy we kynçylygy sebäpli, uglerod materiallary henizem natriý-ion batareýalary üçin esasy anod materiallary bolup durýar.

Gatlakly geçiş metal birleşmeleriniň ösüşi grafeniň açylmagyndan soň ýüze çykdy. Häzirki wagtda natriý-ion batareýalarynda ulanylýan iki ölçegli materiallara esasan natriý esasly gatlakly NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4 we ş.m. girýär.

Polianion pozitiw elektrod materiallary ilki litium-ion batareýasynyň pozitiw elektrodlarynda ulanyldy, soňra bolsa natriý-ion batareýalarynda ulanyldy. Esasy wekilçilikli materiallara NaMnPO4 we NaFePO4 ýaly oliwin kristallary girýär.

Geçiş metal fosfaty ilki litium-ion batareýalarynda oňyn elektrod materialy hökmünde ulanyldy. Sintez prosesi deňeşdirme boýunça ösen we köp sanly kristal gurluşlary bar.

Fosfat, üç ölçegli gurluş hökmünde, natriý ionlarynyň deinterkalasiýasyna we interkalasiýasyna amatly bolan çarçuwa gurluşyny döredýär we soňra ajaýyp energiýa saklaýyş öndürijiligine eýe bolan natriý-ion batareýalaryny alýar.

Özek örtügindäki gurluş materialy, soňky ýyllarda peýda bolan natriý-ion batareýalary üçin täze görnüşli anod materialydyr. Asyl materiallara esaslanyp, bu material ajaýyp gurluş dizaýny arkaly boş gurluşa eýe boldy.

Has köp ýaýran ýadro-gabyk gurluş materiallaryna boş kobalt selenid nanokublary, Fe-N bilen bilelikde goşulan ýadro-gabyk natriý wanadat nanosferalary, gözenekli uglerod boş galaýy oksidi nanosferalary we beýleki boş gurluşlar girýär.

Ajaýyp häsiýetleri, şeýle hem jadyly boş we gözenekli gurluşy sebäpli elektrolit has köp elektrohimiki işjeňlige sezewar bolýar we şol bir wagtyň özünde, energiýany netijeli saklamak üçin elektrolitiň ion hereketliligini hem ep-esli ýokarlandyrýar.

Dünýäde gaýtadan dikeldilýän energiýa çeşmeleri artmagyny dowam etdirýär, bu bolsa energiýany saklamak tehnologiýasynyň ösüşine itergi berýär.

Häzirki wagtda energiýany saklamagyň dürli usullaryna görä, ony fiziki energiýany saklamak we elektrohimiki energiýany saklamak ýaly iki bölege bölmek bolýar.

Elektrokimiki energiýa saklaýyş, ýokary howpsuzlyk, arzan baha, çeýe ulanyş we ýokary netijelilik ýaly artykmaçlyklary sebäpli häzirki zaman täze energiýa saklaýyş tehnologiýasynyň ösüş standartlaryna laýyk gelýär.

Dürli elektrohimiki reaksiýa proseslerine görä, elektrohimiki energiýa saklaýjy energiýa çeşmelerine esasan superkondensatorlar, gurşun-kislotaly batareýalar, ýangyç energiýa batareýalary, nikel-metal gidrid batareýalary, natriý-kükürt batareýalary we litium-ion batareýalary girýär.

Energiýa saklaýyş tehnologiýasynda çeýe elektrod materiallary dizaýnynyň dürlüligi, çeýeligi, arzanlygy we daşky gurşawy goramak aýratynlyklary sebäpli köp alymlaryň ylmy gyzyklanmalaryny özüne çekdi.

Uglerod materiallary aýratyn termohimiki durnuklylyga, gowy elektrik geçirijiligine, ýokary berklige we adatdan daşary mehaniki häsiýetlere eýedir, bu bolsa olary litium-ion batareýalary we natriý-ion batareýalary üçin geljegi uly elektrodlara öwürýär.

Superkondensatorlar ýokary tok şertlerinde çalt zarýadlanyp we boşadylyp bilner we olaryň sikl ömri 100,000 gezekden gowrak. Olar kondensatorlar bilen batareýalaryň arasyndaky täze görnüşli ýörite elektrohimiki energiýa saklaýjy energiýa üpjünçiligidir.

Superkondensatorlar ýokary kuwwatlylyk dykyzlygy we ýokary energiýa öwrülme tizligi ýaly häsiýetlere eýedir, ýöne olaryň energiýa dykyzlygy pes, öz-özünden boşalmaga meýilli we nädogry ulanylanda elektrolitleriň syzmagyna meýilli.

Ýangyç energiýa elementi zarýad bermeýän, uly kuwwatlylyk, ýokary ýörite kuwwatlylyk we giň ýörite kuwwatlylyk diapazony ýaly aýratynlyklaryna eýe bolsa-da, onuň ýokary iş temperaturasy, ýokary bahasy we pes energiýa öwrüliş netijeliligi ony diňe käbir kategoriýalarda ulanmak üçin täjirçilik prosesinde elýeterli edýär.

Gurşun-kislotaly batareýalaryň arzan baha, ösen tehnologiýa we ýokary howpsuzlyk ýaly artykmaçlyklary bar we olar signal baza stansiýalarynda, elektrik welosipedlerinde, awtoulaglarda we elektrik energiýa saklaýjy ulgamlarynda giňden ulanylýar. Daşky gurşawy hapalamak ýaly gysga platalar energiýa saklaýjy batareýalar üçin barha ýokary talaplary we standartlary kanagatlandyryp bilmeýär.

Ni-MH batareýalary güýçli köpugurlylyk, pes kalorifikasiýa gymmaty, uly monomer kuwwaty we durnukly boşalma häsiýetlerine eýedir, ýöne olaryň agramy deňeşdirme boýunça uly we batareýa seriýasyny dolandyrmakda köp kynçylyklar bar, bu bolsa ýeke batareýa bölüjileriniň eremegine aňsatlyk bilen sebäp bolup biler.