මානව ශිෂ්ටාචාරයේ ප්‍රගතිය සඳහා ද්‍රව්‍යමය පදනම ලෙස බලශක්තිය සැමවිටම වැදගත් කාර්යභාරයක් ඉටු කර ඇත. එය මිනිස් සමාජයේ සංවර්ධනය සඳහා අත්‍යවශ්‍ය සහතිකයකි. ජලය, වාතය සහ ආහාර සමඟ එක්ව, එය මිනිස් පැවැත්ම සඳහා අවශ්‍ය කොන්දේසි සාදයි සහ මිනිස් ජීවිතයට සෘජුවම බලපායි. .

බලශක්ති කර්මාන්තයේ සංවර්ධනය දර "යුගයේ" සිට ගල් අඟුරු "යුගය" දක්වාත්, පසුව ගල් අඟුරු "යුගයේ" සිට තෙල් "යුගය" දක්වාත් ප්‍රධාන පරිවර්තනයන් දෙකකට භාජනය වී ඇත. දැන් එය තෙල් "යුගයේ" සිට පුනර්ජනනීය බලශක්ති වෙනස්වීමේ "යුගය" දක්වා වෙනස් වීමට පටන් ගෙන තිබේ.

19 වන සියවසේ මුල් භාගයේදී ප්‍රධාන ප්‍රභවය ලෙස ගල් අඟුරු සිට 20 වන සියවසේ මැද භාගයේදී ප්‍රධාන ප්‍රභවය ලෙස තෙල් දක්වා, මිනිසුන් වසර 200 කට වැඩි කාලයක් තිස්සේ පොසිල ශක්තිය මහා පරිමාණයෙන් භාවිතා කර ඇත. කෙසේ වෙතත්, පොසිල ශක්තියෙන් ආධිපත්‍යය දරන ගෝලීය බලශක්ති ව්‍යුහය තවදුරටත් පොසිල ශක්තිය ක්ෂය වීමෙන් බොහෝ දුරස් නොවේ.

ගල් අඟුරු, තෙල් සහ ස්වාභාවික වායු මගින් නියෝජනය කරන සාම්ප්‍රදායික පොසිල බලශක්ති ආර්ථික වාහක තුන නව සියවසේදී වේගයෙන් අවසන් වනු ඇති අතර, භාවිතය සහ දහනය කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී එය හරිතාගාර ආචරණයට ද හේතු වනු ඇත, විශාල දූෂක ප්‍රමාණයක් ජනනය කරනු ඇත, සහ පරිසරය දූෂණය කරනු ඇත.

එබැවින්, පොසිල බලශක්තිය මත යැපීම අඩු කිරීම, පවතින අතාර්කික බලශක්ති භාවිත ව්‍යුහය වෙනස් කිරීම සහ පිරිසිදු හා දූෂණයෙන් තොර නව පුනර්ජනනීය බලශක්තිය සෙවීම අත්‍යවශ්‍ය වේ.

වර්තමානයේ, පුනර්ජනනීය බලශක්තියට ප්‍රධාන වශයෙන් සුළං ශක්තිය, හයිඩ්‍රජන් ශක්තිය, සූර්ය ශක්තිය, ජෛව ස්කන්ධ ශක්තිය, උදම් ශක්තිය සහ භූතාපජ ශක්තිය යනාදිය ඇතුළත් වන අතර, සුළං ශක්තිය සහ සූර්ය ශක්තිය ලොව පුරා වත්මන් පර්යේෂණ උණුසුම් ස්ථාන වේ.

කෙසේ වෙතත්, විවිධ පුනර්ජනනීය බලශක්ති ප්‍රභවයන් කාර්යක්ෂමව පරිවර්තනය කිරීම සහ ගබඩා කිරීම තවමත් සාපේක්ෂව දුෂ්කර බැවින්, ඒවා ඵලදායී ලෙස භාවිතා කිරීම දුෂ්කර වේ.

මෙම අවස්ථාවේ දී, මිනිසුන් විසින් නව පුනර්ජනනීය බලශක්තිය ඵලදායී ලෙස භාවිතා කිරීම සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා, වර්තමාන සමාජ පර්යේෂණවල උණුසුම් ස්ථානයක් වන පහසු සහ කාර්යක්ෂම නව බලශක්ති ගබඩා තාක්ෂණය සංවර්ධනය කිරීම අවශ්‍ය වේ.

වර්තමානයේ, ලිතියම්-අයන බැටරි, වඩාත් කාර්යක්ෂම ද්විතියික බැටරි වලින් එකක් ලෙස, විවිධ ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග, ප්‍රවාහනය, අභ්‍යවකාශ සහ අනෙකුත් ක්ෂේත්‍රවල බහුලව භාවිතා වේ. , සංවර්ධනය සඳහා ඇති අපේක්ෂාවන් වඩාත් දුෂ්කර ය.

සෝඩියම් සහ ලිතියම් වල භෞතික හා රසායනික ගුණාංග සමාන වන අතර එයට බලශක්ති ගබඩා කිරීමේ බලපෑමක් ඇත. එහි පොහොසත් අන්තර්ගතය, සෝඩියම් ප්‍රභවයේ ඒකාකාර ව්‍යාප්තිය සහ අඩු මිල නිසා, එය අඩු පිරිවැය සහ ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයේ ලක්ෂණ ඇති මහා පරිමාණ බලශක්ති ගබඩා තාක්ෂණයේ භාවිතා වේ.

සෝඩියම් අයන බැටරිවල ධනාත්මක සහ සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍ය අතර ස්ථර සංක්‍රාන්ති ලෝහ සංයෝග, පොලියැනියන්, සංක්‍රාන්ති ලෝහ පොස්පේට්, හර-කවච නැනෝ අංශු, ලෝහ සංයෝග, දෘඩ කාබන් ආදිය ඇතුළත් වේ.

ස්වභාවධර්මයේ අතිශයින් බහුල සංචිත ඇති මූලද්‍රව්‍යයක් ලෙස, කාබන් ලාභදායී සහ පහසුවෙන් ලබා ගත හැකි අතර, සෝඩියම්-අයන බැටරි සඳහා ඇනෝඩ ද්‍රව්‍යයක් ලෙස විශාල පිළිගැනීමක් ලබා ඇත.

ග්‍රැෆිටීකරණයේ මට්ටම අනුව, කාබන් ද්‍රව්‍ය කාණ්ඩ දෙකකට බෙදිය හැකිය: ග්‍රැෆිටික් කාබන් සහ අස්ඵටික කාබන්.

අස්ඵටික කාබන් වර්ගයට අයත් දෘඩ කාබන්, 300mAh/g සෝඩියම් ගබඩා නිශ්චිත ධාරිතාවක් ප්‍රදර්ශනය කරන අතර, ඉහළ මට්ටමේ ග්‍රැෆිටයිසේෂන් සහිත කාබන් ද්‍රව්‍ය ඒවායේ විශාල මතුපිට ප්‍රමාණය සහ ශක්තිමත් අනුපිළිවෙල නිසා වාණිජමය භාවිතය සපුරාලීමට අපහසු වේ.

එබැවින්, ප්‍රායෝගික පර්යේෂණ වලදී ප්‍රධාන වශයෙන් භාවිතා කරනු ලබන්නේ ග්‍රැෆයිට් නොවන දෘඩ කාබන් ද්‍රව්‍ය වේ.

සෝඩියම්-අයන බැටරි සඳහා ඇනෝඩ ද්‍රව්‍යවල ක්‍රියාකාරිත්වය තවදුරටත් වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා, කාබන් ද්‍රව්‍යවල ජලාකර්ෂණීයතාව සහ සන්නායකතාවය අයන මාත්‍රණය කිරීම හෝ සංයෝග කිරීම මගින් වැඩිදියුණු කළ හැකි අතර එමඟින් කාබන් ද්‍රව්‍යවල ශක්ති ගබඩා කිරීමේ ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කළ හැකිය.

සෝඩියම් අයන බැටරියේ සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍යය ලෙස, ලෝහ සංයෝග ප්‍රධාන වශයෙන් ද්විමාන ලෝහ කාබයිඩ් සහ නයිට්‍රයිඩ් වේ. ද්විමාන ද්‍රව්‍යවල විශිෂ්ට ලක්ෂණ වලට අමතරව, ඒවාට අවශෝෂණය සහ අන්තර් සම්බන්ධ කිරීම මගින් සෝඩියම් අයන ගබඩා කිරීමට පමණක් නොව, සෝඩියම් සමඟ ඒකාබද්ධ වීමටද හැකිය. අයන සංයෝජනය බලශක්ති ගබඩා කිරීම සඳහා රසායනික ප්‍රතික්‍රියා හරහා ධාරිතාව ජනනය කරයි, එමඟින් බලශක්ති ගබඩා කිරීමේ බලපෑම බෙහෙවින් වැඩි දියුණු කරයි.

ලෝහ සංයෝග ලබා ගැනීමේ අධික පිරිවැය සහ දුෂ්කරතාවය හේතුවෙන්, කාබන් ද්‍රව්‍ය තවමත් සෝඩියම්-අයන බැටරි සඳහා ප්‍රධාන ඇනෝඩ ද්‍රව්‍ය වේ.

ග්‍රැෆීන් සොයා ගැනීමෙන් පසුව ස්ථර සංක්‍රාන්ති ලෝහ සංයෝගවල නැගීම සිදු වේ. වර්තමානයේ, සෝඩියම්-අයන බැටරිවල භාවිතා වන ද්විමාන ද්‍රව්‍ය අතර ප්‍රධාන වශයෙන් සෝඩියම් මත පදනම් වූ ස්ථර NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4 යනාදිය ඇතුළත් වේ.

පොලියැනියොනික් ධනාත්මක ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍ය මුලින්ම ලිතියම්-අයන බැටරි ධනාත්මක ඉලෙක්ට්‍රෝඩවල භාවිතා කරන ලද අතර පසුව සෝඩියම්-අයන බැටරිවල භාවිතා කරන ලදී. වැදගත් නියෝජිත ද්‍රව්‍ය අතරට NaMnPO4 සහ NaFePO4 වැනි ඔලිවයින් ස්ඵටික ඇතුළත් වේ.

සංක්‍රාන්ති ලෝහ පොස්පේට් මුලින් ලිතියම්-අයන බැටරිවල ධනාත්මක ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍යයක් ලෙස භාවිතා කරන ලදී. සංස්ලේෂණ ක්‍රියාවලිය සාපේක්ෂව පරිණත වන අතර බොහෝ ස්ඵටික ව්‍යුහයන් ඇත.

ත්‍රිමාණ ව්‍යුහයක් ලෙස පොස්පේට්, සෝඩියම් අයන අන්තර් සම්බන්ධ කිරීම සහ අන්තර් සම්බන්ධ කිරීම සඳහා හිතකර රාමු ව්‍යුහයක් ගොඩනඟන අතර, පසුව විශිෂ්ට ශක්ති ගබඩා කාර්ය සාධනයක් සහිත සෝඩියම්-අයන බැටරි ලබා ගනී.

හර-කවච ව්‍යුහ ද්‍රව්‍යය යනු මෑත වසරවලදී පමණක් මතු වූ සෝඩියම්-අයන බැටරි සඳහා නව ආකාරයේ ඇනෝඩ ද්‍රව්‍යයකි. මුල් ද්‍රව්‍ය මත පදනම්ව, මෙම ද්‍රව්‍යය විශිෂ්ට ව්‍යුහාත්මක නිර්මාණයක් හරහා හිස් ව්‍යුහයක් ලබා ගෙන ඇත.

වඩාත් සුලභ හර-කවච ව්‍යුහ ද්‍රව්‍ය අතරට කුහර කොබෝල්ට් සෙලනයිඩ් නැනෝ කැට, Fe-N සම-ඩෝප් කරන ලද හර-කවච සෝඩියම් වැනේඩේට් නැනෝගෝල, සිදුරු සහිත කාබන් කුහර ටින් ඔක්සයිඩ් නැනෝගෝල සහ අනෙකුත් කුහර ව්‍යුහයන් ඇතුළත් වේ.

එහි විශිෂ්ට ලක්ෂණ නිසා, ඉන්ද්‍රජාලික කුහර සහ සිදුරු සහිත ව්‍යුහය සමඟ සම්බන්ධ වී, වැඩි විද්‍යුත් රසායනික ක්‍රියාකාරකම් ඉලෙක්ට්‍රෝලය වෙත නිරාවරණය වන අතර, ඒ සමඟම, කාර්යක්ෂම ශක්ති ගබඩා කිරීම සඳහා ඉලෙක්ට්‍රෝලයෙහි අයන සංචලනය ද බෙහෙවින් ප්‍රවර්ධනය කරයි.

ගෝලීය පුනර්ජනනීය බලශක්තිය අඛණ්ඩව ඉහළ යමින් බලශක්ති ගබඩා කිරීමේ තාක්ෂණයේ දියුණුව ප්‍රවර්ධනය කරයි.

වර්තමානයේ, විවිධ ශක්ති ගබඩා ක්‍රමවලට අනුව, එය භෞතික ශක්ති ගබඩා කිරීම සහ විද්‍යුත් රසායනික ශක්ති ගබඩා කිරීම ලෙස බෙදිය හැකිය.

ඉහළ ආරක්ෂාව, අඩු පිරිවැය, නම්‍යශීලී භාවිතය සහ ඉහළ කාර්යක්ෂමතාව යන වාසි හේතුවෙන් විද්‍යුත් රසායනික බලශක්ති ගබඩාව අද නව බලශක්ති ගබඩා තාක්ෂණයේ සංවර්ධන ප්‍රමිතීන් සපුරාලයි.

විවිධ විද්‍යුත් රසායනික ප්‍රතික්‍රියා ක්‍රියාවලීන්ට අනුව, විද්‍යුත් රසායනික බලශක්ති ගබඩා බල ප්‍රභවයන්ට ප්‍රධාන වශයෙන් සුපිරි ධාරිත්‍රක, ඊයම්-අම්ල බැටරි, ඉන්ධන බල බැටරි, නිකල්-ලෝහ හයිඩ්‍රයිඩ් බැටරි, සෝඩියම්-සල්ෆර් බැටරි සහ ලිතියම්-අයන බැටරි ඇතුළත් වේ.

බලශක්ති ගබඩා කිරීමේ තාක්ෂණයේ දී, නම්‍යශීලී ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍ය ඒවායේ සැලසුම් විවිධත්වය, නම්‍යශීලී බව, අඩු පිරිවැය සහ පාරිසරික ආරක්ෂණ ලක්ෂණ හේතුවෙන් බොහෝ විද්‍යාඥයින්ගේ පර්යේෂණ උනන්දුව ආකර්ෂණය කර ගෙන ඇත.

කාබන් ද්‍රව්‍ය විශේෂ තාප රසායනික ස්ථායිතාව, හොඳ විද්‍යුත් සන්නායකතාවය, ඉහළ ශක්තිය සහ අසාමාන්‍ය යාන්ත්‍රික ගුණ ඇති අතර, ඒවා ලිතියම්-අයන බැටරි සහ සෝඩියම්-අයන බැටරි සඳහා පොරොන්දු වූ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ බවට පත් කරයි.

අධි ධාරිත්‍රක ඉහළ ධාරා තත්ව යටතේ ඉක්මනින් ආරෝපණය කර විසර්ජනය කළ හැකි අතර, ඒවායේ චක්‍ර ආයු කාලය 100,000 වාරයකට වඩා වැඩිය. ඒවා ධාරිත්‍රක සහ බැටරි අතර නව ආකාරයේ විශේෂ විද්‍යුත් රසායනික බලශක්ති ගබඩා බල සැපයුමකි.

සුපිරි ධාරිත්‍රකවලට ඉහළ බල ඝනත්වයක් සහ ඉහළ ශක්ති පරිවර්තන අනුපාතයක් ඇත, නමුත් ඒවායේ ශක්ති ඝනත්වය අඩුය, ඒවා ස්වයං-විසර්ජනයට ගොදුරු වේ, සහ නුසුදුසු ලෙස භාවිතා කරන විට ඉලෙක්ට්‍රෝලය කාන්දු වීමට ගොදුරු වේ.

ඉන්ධන බල කෝෂය ආරෝපණයක් නොමැතිකම, විශාල ධාරිතාව, ඉහළ නිශ්චිත ධාරිතාව සහ පුළුල් නිශ්චිත බල පරාසය යන ලක්ෂණ තිබුණද, එහි ඉහළ මෙහෙයුම් උෂ්ණත්වය, ඉහළ පිරිවැය මිල සහ අඩු බලශක්ති පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාව නිසා එය ඇතැම් කාණ්ඩවල වාණිජකරණ ක්‍රියාවලියේදී පමණක් භාවිතා වේ.

ඊයම්-අම්ල බැටරි අඩු වියදම්, පරිණත තාක්ෂණය සහ ඉහළ ආරක්ෂාව යන වාසි ඇති අතර, සංඥා මූලික ස්ථාන, විදුලි බයිසිකල්, මෝටර් රථ සහ ජාල බලශක්ති ගබඩාවල බහුලව භාවිතා වේ. පරිසරය දූෂණය කිරීම වැනි කෙටි පුවරු බලශක්ති ගබඩා බැටරි සඳහා වැඩි වැඩියෙන් ඉහළ අවශ්‍යතා සහ ප්‍රමිතීන් සපුරාලිය නොහැක.

Ni-MH බැටරිවල ශක්තිමත් බහුකාර්යතාව, අඩු කැලරි වටිනාකම, විශාල මොනෝමර් ධාරිතාව සහ ස්ථායී විසර්ජන ලක්ෂණ යන ලක්ෂණ ඇත, නමුත් ඒවායේ බර සාපේක්ෂව විශාල වන අතර බැටරි ශ්‍රේණි කළමනාකරණයේ බොහෝ ගැටළු ඇති අතර එමඟින් තනි බැටරි බෙදුම්කරුවන් පහසුවෙන් දියවීමට හේතු විය හැක.