മനുഷ്യ നാഗരികതയുടെ പുരോഗതിയുടെ ഭൗതിക അടിസ്ഥാനമെന്ന നിലയിൽ ഊർജ്ജം എല്ലായ്പ്പോഴും ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിച്ചിട്ടുണ്ട്.അത് മനുഷ്യ സമൂഹത്തിൻ്റെ വികസനത്തിന് ഒഴിച്ചുകൂടാനാവാത്ത ഉറപ്പാണ്.വെള്ളം, വായു, ഭക്ഷണം എന്നിവയോടൊപ്പം മനുഷ്യൻ്റെ നിലനിൽപ്പിന് ആവശ്യമായ സാഹചര്യങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുകയും മനുഷ്യജീവിതത്തെ നേരിട്ട് ബാധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു..

ഊർജ്ജ വ്യവസായത്തിൻ്റെ വികസനം വിറകിൻ്റെ "യുഗം" മുതൽ കൽക്കരി "യുഗം" വരെയും പിന്നീട് കൽക്കരി "യുഗം" മുതൽ എണ്ണയുടെ "യുഗം" വരെയും രണ്ട് പ്രധാന പരിവർത്തനങ്ങൾക്ക് വിധേയമായി.ഇപ്പോൾ അത് എണ്ണയുടെ "യുഗത്തിൽ" നിന്ന് പുനരുപയോഗ ഊർജ്ജ മാറ്റത്തിൻ്റെ "യുഗത്തിലേക്ക്" മാറാൻ തുടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.

പത്തൊൻപതാം നൂറ്റാണ്ടിൻ്റെ തുടക്കത്തിൽ കൽക്കരി പ്രധാന സ്രോതസ്സായത് മുതൽ 20-ആം നൂറ്റാണ്ടിൻ്റെ മധ്യത്തിൽ പ്രധാന സ്രോതസ്സായി എണ്ണ വരെ, മനുഷ്യർ 200 വർഷത്തിലേറെയായി ഫോസിൽ ഊർജ്ജം വലിയ തോതിൽ ഉപയോഗിച്ചു.എന്നിരുന്നാലും, ഫോസിൽ ഊർജ്ജത്താൽ ആധിപത്യം പുലർത്തുന്ന ആഗോള ഊർജ്ജ ഘടന അതിനെ ഫോസിൽ ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ അപചയത്തിൽ നിന്ന് ഇനി അകലെയാക്കുന്നു.

കൽക്കരി, എണ്ണ, പ്രകൃതിവാതകം എന്നിവ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്ന മൂന്ന് പരമ്പരാഗത ഫോസിൽ ഊർജ്ജ സാമ്പത്തിക വാഹകർ പുതിയ നൂറ്റാണ്ടിൽ അതിവേഗം തീർന്നുപോകും, ​​ഉപയോഗത്തിലും ജ്വലന പ്രക്രിയയിലും ഇത് ഹരിതഗൃഹ പ്രഭാവം ഉണ്ടാക്കുകയും വലിയ അളവിൽ മലിനീകരണം ഉണ്ടാക്കുകയും മലിനീകരണം ഉണ്ടാക്കുകയും ചെയ്യും. പരിസ്ഥിതി.

അതിനാൽ, ഫോസിൽ ഊർജ്ജത്തെ ആശ്രയിക്കുന്നത് കുറയ്ക്കുകയും നിലവിലുള്ള യുക്തിരഹിതമായ ഊർജ്ജ ഉപയോഗ ഘടന മാറ്റുകയും ശുദ്ധവും മലിനീകരണ രഹിതവുമായ പുതിയ പുനരുപയോഗ ഊർജ്ജം തേടുകയും ചെയ്യേണ്ടത് അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്.

നിലവിൽ, പുനരുൽപ്പാദിപ്പിക്കാവുന്ന ഊർജ്ജത്തിൽ പ്രധാനമായും കാറ്റിൽ നിന്നുള്ള ഊർജ്ജം, ഹൈഡ്രജൻ ഊർജ്ജം, സൗരോർജ്ജം, ബയോമാസ് ഊർജ്ജം, ടൈഡൽ ഊർജ്ജം, ഭൂതാപ ഊർജ്ജം മുതലായവ ഉൾപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ കാറ്റ് ഊർജ്ജവും സൗരോർജ്ജവും ലോകമെമ്പാടുമുള്ള നിലവിലെ ഗവേഷണ കേന്ദ്രങ്ങളാണ്.

എന്നിരുന്നാലും, വിവിധ പുനരുപയോഗ ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സുകളുടെ കാര്യക്ഷമമായ പരിവർത്തനവും സംഭരണവും കൈവരിക്കുന്നത് ഇപ്പോഴും താരതമ്യേന ബുദ്ധിമുട്ടാണ്, അതിനാൽ അവ ഫലപ്രദമായി വിനിയോഗിക്കുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.

ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, മനുഷ്യർ പുതിയ പുനരുൽപ്പാദിപ്പിക്കാവുന്ന ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ ഫലപ്രദമായ വിനിയോഗം മനസ്സിലാക്കുന്നതിന്, സൗകര്യപ്രദവും കാര്യക്ഷമവുമായ പുതിയ ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​സാങ്കേതികവിദ്യ വികസിപ്പിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്, ഇത് നിലവിലെ സാമൂഹിക ഗവേഷണത്തിലെ ഒരു ചൂടുള്ള ഇടം കൂടിയാണ്.

നിലവിൽ, ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററികൾ, ഏറ്റവും കാര്യക്ഷമമായ ദ്വിതീയ ബാറ്ററികളിൽ ഒന്നായി, വിവിധ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ, ഗതാഗതം, എയ്‌റോസ്‌പേസ്, മറ്റ് മേഖലകൾ എന്നിവയിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു., വികസനത്തിനുള്ള സാധ്യതകൾ കൂടുതൽ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.

സോഡിയം, ലിഥിയം എന്നിവയുടെ ഭൗതികവും രാസപരവുമായ ഗുണങ്ങൾ സമാനമാണ്, ഇതിന് ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​ഫലവുമുണ്ട്.അതിൻ്റെ സമ്പന്നമായ ഉള്ളടക്കം, സോഡിയം ഉറവിടത്തിൻ്റെ ഏകീകൃത വിതരണം, കുറഞ്ഞ വില എന്നിവ കാരണം, വലിയ തോതിലുള്ള ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇതിന് കുറഞ്ഞ ചെലവും ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയും ഉണ്ട്.

സോഡിയം അയോൺ ബാറ്ററികളുടെ പോസിറ്റീവ്, നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് മെറ്റീരിയലുകളിൽ ലേയേർഡ് ട്രാൻസിഷൻ മെറ്റൽ സംയുക്തങ്ങൾ, പോളിയാനിയോൺസ്, ട്രാൻസിഷൻ മെറ്റൽ ഫോസ്ഫേറ്റുകൾ, കോർ-ഷെൽ നാനോപാർട്ടിക്കിളുകൾ, ലോഹ സംയുക്തങ്ങൾ, ഹാർഡ് കാർബൺ മുതലായവ ഉൾപ്പെടുന്നു.

പ്രകൃതിയിൽ വളരെ സമൃദ്ധമായ കരുതൽ ശേഖരമുള്ള ഒരു മൂലകം എന്ന നിലയിൽ, കാർബൺ വിലകുറഞ്ഞതും എളുപ്പത്തിൽ ലഭിക്കുന്നതുമാണ്, കൂടാതെ സോഡിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾക്കുള്ള ആനോഡ് മെറ്റീരിയലായി വളരെയധികം അംഗീകാരം നേടിയിട്ടുണ്ട്.

ഗ്രാഫിറ്റൈസേഷൻ്റെ അളവ് അനുസരിച്ച്, കാർബൺ വസ്തുക്കളെ രണ്ട് വിഭാഗങ്ങളായി തിരിക്കാം: ഗ്രാഫിറ്റിക് കാർബൺ, അമോർഫസ് കാർബൺ.

രൂപരഹിതമായ കാർബണിൽ ഉൾപ്പെടുന്ന ഹാർഡ് കാർബൺ, 300mAh/g എന്ന സോഡിയം സംഭരണ ​​പ്രത്യേക ശേഷി പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു, അതേസമയം ഉയർന്ന ഗ്രാഫിറ്റൈസേഷൻ ഉള്ള കാർബൺ സാമഗ്രികൾ അവയുടെ വലിയ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണവും ശക്തമായ ക്രമവും കാരണം വാണിജ്യപരമായ ഉപയോഗം നേരിടാൻ പ്രയാസമാണ്.

അതിനാൽ, ഗ്രാഫൈറ്റ് അല്ലാത്ത ഹാർഡ് കാർബൺ വസ്തുക്കൾ പ്രധാനമായും പ്രായോഗിക ഗവേഷണത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

സോഡിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾക്കുള്ള ആനോഡ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ പ്രകടനം കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന്, അയോൺ ഡോപ്പിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ കോമ്പൗണ്ടിംഗ് വഴി കാർബൺ വസ്തുക്കളുടെ ഹൈഡ്രോഫിലിസിറ്റിയും ചാലകതയും മെച്ചപ്പെടുത്താം, ഇത് കാർബൺ വസ്തുക്കളുടെ ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​പ്രകടനം വർദ്ധിപ്പിക്കും.

സോഡിയം അയോൺ ബാറ്ററിയുടെ നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് മെറ്റീരിയൽ എന്ന നിലയിൽ, ലോഹ സംയുക്തങ്ങൾ പ്രധാനമായും ദ്വിമാന മെറ്റൽ കാർബൈഡുകളും നൈട്രൈഡുകളുമാണ്.ദ്വിമാന വസ്തുക്കളുടെ മികച്ച സ്വഭാവസവിശേഷതകൾക്ക് പുറമേ, സോഡിയം അയോണുകൾ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിലൂടെയും സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെയും സംഭരിക്കുന്നതിന് മാത്രമല്ല, സോഡിയവുമായി സംയോജിപ്പിക്കാനും കഴിയും.

ഉയർന്ന വിലയും ലോഹ സംയുക്തങ്ങൾ ലഭിക്കുന്നതിനുള്ള ബുദ്ധിമുട്ടും കാരണം, സോഡിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾക്കുള്ള പ്രധാന ആനോഡ് വസ്തുക്കളാണ് ഇപ്പോഴും കാർബൺ വസ്തുക്കൾ.

ഗ്രാഫീൻ്റെ കണ്ടുപിടിത്തത്തിനു ശേഷമാണ് ലേയേർഡ് ട്രാൻസിഷൻ ലോഹ സംയുക്തങ്ങളുടെ ഉയർച്ച.നിലവിൽ, സോഡിയം-അയൺ ബാറ്ററികളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ദ്വിമാന വസ്തുക്കളിൽ പ്രധാനമായും സോഡിയം അധിഷ്ഠിത ലേയേർഡ് NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4 മുതലായവ ഉൾപ്പെടുന്നു.

പോളിയാനോണിക് പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് മെറ്റീരിയലുകൾ ആദ്യം ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡുകളിൽ ഉപയോഗിച്ചു, പിന്നീട് സോഡിയം-അയൺ ബാറ്ററികളിൽ ഉപയോഗിച്ചു.NaMnPO4, NaFePO4 എന്നിവ പോലുള്ള ഒലിവിൻ പരലുകൾ പ്രധാന പ്രതിനിധി വസ്തുക്കളിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു.

ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളിലെ പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് മെറ്റീരിയലായി ട്രാൻസിഷൻ മെറ്റൽ ഫോസ്ഫേറ്റ് ആദ്യം ഉപയോഗിച്ചിരുന്നു.സിന്തസിസ് പ്രക്രിയ താരതമ്യേന പക്വതയുള്ളതാണ്, കൂടാതെ നിരവധി ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകളും ഉണ്ട്.

ഫോസ്ഫേറ്റ്, ഒരു ത്രിമാന ഘടന എന്ന നിലയിൽ, സോഡിയം അയോണുകളുടെ ഡീഇൻ്റർകലേഷനും ഇൻ്റർകലേഷനും അനുകൂലമായ ഒരു ചട്ടക്കൂട് ഘടന നിർമ്മിക്കുന്നു, തുടർന്ന് മികച്ച ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​പ്രകടനത്തോടെ സോഡിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾ നേടുന്നു.

സമീപ വർഷങ്ങളിൽ മാത്രം ഉയർന്നുവന്ന സോഡിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾക്കായുള്ള ഒരു പുതിയ തരം ആനോഡ് മെറ്റീരിയലാണ് കോർ-ഷെൽ ഘടന മെറ്റീരിയൽ.യഥാർത്ഥ മെറ്റീരിയലുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ഈ മെറ്റീരിയൽ വിശിഷ്ടമായ ഘടനാപരമായ രൂപകൽപ്പനയിലൂടെ ഒരു പൊള്ളയായ ഘടന കൈവരിച്ചു.

പൊള്ളയായ കോബാൾട്ട് സെലിനൈഡ് നാനോക്യൂബുകൾ, Fe-N കോ-ഡോപ്ഡ് കോർ-ഷെൽ സോഡിയം വാനഡേറ്റ് നാനോസ്ഫിയറുകൾ, പോറസ് കാർബൺ ഹോളോ ടിൻ ഓക്സൈഡ് നാനോസ്ഫിയറുകൾ, മറ്റ് പൊള്ളയായ ഘടനകൾ എന്നിവ ഏറ്റവും സാധാരണമായ കോർ-ഷെൽ ഘടനാ സാമഗ്രികളിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു.

അതിൻ്റെ മികച്ച സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ കാരണം, മാന്ത്രിക പൊള്ളയായതും സുഷിരങ്ങളുള്ളതുമായ ഘടനയുമായി ചേർന്ന്, കൂടുതൽ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രവർത്തനം ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന് വിധേയമാകുന്നു, അതേ സമയം, കാര്യക്ഷമമായ ഊർജ്ജ സംഭരണം കൈവരിക്കുന്നതിന് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൻ്റെ അയോൺ മൊബിലിറ്റിയെ ഇത് വളരെയധികം പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നു.

ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വികസനം പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്ന ആഗോള പുനരുപയോഗ ഊർജ്ജം വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു.

നിലവിൽ, വിവിധ ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​രീതികൾ അനുസരിച്ച്, ഭൗതിക ഊർജ്ജ സംഭരണം, ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഊർജ്ജ സംഭരണം എന്നിങ്ങനെ വിഭജിക്കാം.

ഉയർന്ന സുരക്ഷ, കുറഞ്ഞ ചെലവ്, വഴക്കമുള്ള ഉപയോഗം, ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമത എന്നിവയുടെ ഗുണങ്ങൾ കാരണം ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ എനർജി സ്റ്റോറേജ് ഇന്നത്തെ പുതിയ ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വികസന മാനദണ്ഡങ്ങൾ പാലിക്കുന്നു.

വിവിധ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതികരണ പ്രക്രിയകൾ അനുസരിച്ച്, ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സുകളിൽ പ്രധാനമായും സൂപ്പർ കപ്പാസിറ്ററുകൾ, ലെഡ്-ആസിഡ് ബാറ്ററികൾ, ഇന്ധന പവർ ബാറ്ററികൾ, നിക്കൽ-മെറ്റൽ ഹൈഡ്രൈഡ് ബാറ്ററികൾ, സോഡിയം-സൾഫർ ബാറ്ററികൾ, ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു.

എനർജി സ്റ്റോറേജ് ടെക്നോളജിയിൽ, ഫ്ലെക്സിബിൾ ഇലക്ട്രോഡ് മെറ്റീരിയലുകൾ അവയുടെ ഡിസൈൻ വൈവിധ്യം, വഴക്കം, കുറഞ്ഞ ചെലവ്, പരിസ്ഥിതി സംരക്ഷണ സവിശേഷതകൾ എന്നിവ കാരണം നിരവധി ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ ഗവേഷണ താൽപ്പര്യങ്ങളെ ആകർഷിച്ചു.

കാർബൺ മെറ്റീരിയലുകൾക്ക് പ്രത്യേക തെർമോകെമിക്കൽ സ്ഥിരത, നല്ല വൈദ്യുതചാലകത, ഉയർന്ന ശക്തി, അസാധാരണമായ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ എന്നിവയുണ്ട്, ഇത് ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററികൾക്കും സോഡിയം അയൺ ബാറ്ററികൾക്കും ഇലക്ട്രോഡുകൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.

ഉയർന്ന നിലവിലെ സാഹചര്യങ്ങളിൽ സൂപ്പർകപ്പാസിറ്ററുകൾ വേഗത്തിൽ ചാർജ് ചെയ്യാനും ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യാനും കഴിയും, കൂടാതെ 100,000 മടങ്ങിലധികം സൈക്കിൾ ആയുസ്സുമുണ്ട്.കപ്പാസിറ്ററുകൾക്കും ബാറ്ററികൾക്കും ഇടയിലുള്ള ഒരു പുതിയ തരം പ്രത്യേക ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ എനർജി സ്റ്റോറേജ് പവർ സപ്ലൈയാണ് അവ.

സൂപ്പർ കപ്പാസിറ്ററുകൾക്ക് ഉയർന്ന പവർ ഡെൻസിറ്റി, ഉയർന്ന ഊർജ്ജ പരിവർത്തന നിരക്ക് എന്നിവയുടെ സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ ഉണ്ട്, എന്നാൽ അവയുടെ ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത കുറവാണ്, അവ സ്വയം ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യാൻ സാധ്യതയുണ്ട്, കൂടാതെ അവ തെറ്റായി ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ചോർച്ചയ്ക്ക് സാധ്യതയുണ്ട്.

ഇന്ധന പവർ സെല്ലിന് ചാർജിംഗ് ഇല്ല, വലിയ ശേഷി, ഉയർന്ന നിർദ്ദിഷ്ട ശേഷി, വിശാലമായ നിർദ്ദിഷ്ട പവർ റേഞ്ച് എന്നീ സവിശേഷതകളുണ്ടെങ്കിലും, അതിൻ്റെ ഉയർന്ന പ്രവർത്തന താപനില, ഉയർന്ന വില, കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജ പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമത എന്നിവ വാണിജ്യവൽക്കരണ പ്രക്രിയയിൽ മാത്രമേ ഇത് ലഭ്യമാകൂ.ചില വിഭാഗങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ലെഡ്-ആസിഡ് ബാറ്ററികൾക്ക് കുറഞ്ഞ വില, മുതിർന്ന സാങ്കേതികവിദ്യ, ഉയർന്ന സുരക്ഷ എന്നിവയുടെ ഗുണങ്ങളുണ്ട്, കൂടാതെ സിഗ്നൽ ബേസ് സ്റ്റേഷനുകൾ, ഇലക്ട്രിക് സൈക്കിളുകൾ, ഓട്ടോമൊബൈലുകൾ, ഗ്രിഡ് ഊർജ്ജ സംഭരണം എന്നിവയിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു.പരിസ്ഥിതിയെ മലിനമാക്കുന്നത് പോലുള്ള ഷോർട്ട് ബോർഡുകൾക്ക് ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​ബാറ്ററികളുടെ വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന ഉയർന്ന ആവശ്യകതകളും മാനദണ്ഡങ്ങളും പാലിക്കാൻ കഴിയില്ല.

Ni-MH ബാറ്ററികൾക്ക് ശക്തമായ വൈദഗ്ധ്യം, കുറഞ്ഞ കലോറിക് മൂല്യം, വലിയ മോണോമർ കപ്പാസിറ്റി, സ്ഥിരതയുള്ള ഡിസ്ചാർജ് സവിശേഷതകൾ എന്നിവയുണ്ട്, എന്നാൽ അവയുടെ ഭാരം താരതമ്യേന വലുതാണ്, കൂടാതെ ബാറ്ററി സീരീസ് മാനേജ്‌മെൻ്റിൽ നിരവധി പ്രശ്‌നങ്ങളുണ്ട്, ഇത് സിംഗിൾ ഉരുകുന്നതിന് കാരണമാകും. ബാറ്ററി സെപ്പറേറ്ററുകൾ.