Энергия адамзат цивилизациясынын прогрессинин материалдык негизи катары ар дайым маанилүү ролду ойноп келген. Ал адамзат коомунун өнүгүшүнүн ажырагыс кепилдиги болуп саналат. Суу, аба жана тамак-аш менен бирге ал адамдардын жашоосу үчүн зарыл шарттарды түзөт жана адамдын жашоосуна түздөн-түз таасир этет.

Энергетика тармагынын өнүгүшү отун "доорунан" көмүр "дооруна", андан кийин көмүр "доорунан" мунай "дооруна" чейин эки чоң өзгөрүүнү башынан өткөрдү. Эми ал мунай "доорунан" кайра жаралуучу энергиянын өзгөрүшүнүн "дооруна" өтө баштады.

19-кылымдын башындагы негизги булак катары көмүрдөн тартып, 20-кылымдын орто чениндеги негизги булак катары мунайга чейин, адамдар 200 жылдан ашык убакыттан бери казылып алынган энергияны кеңири масштабда колдонуп келишет. Бирок, казылып алынган энергия үстөмдүк кылган глобалдык энергетикалык түзүлүш аны казылып алынган энергиянын азайышынан алыс эмес кылат.

Көмүр, мунай жана жаратылыш газы сыяктуу үч салттуу казылып алынган энергиянын экономикалык алып жүрүүчүлөрү жаңы кылымда тездик менен түгөнөт, ал эми колдонуу жана күйүү процессинде ал парник эффектин пайда кылып, көп өлчөмдөгү булгоочу заттарды пайда кылып, айлана-чөйрөнү булгайт.

Ошондуктан, казылып алынган энергияга көз карандылыкты азайтуу, энергияны пайдалануунун учурдагы рационалдуу эмес түзүмүн өзгөртүү жана таза жана булгануудан таза жаңы кайра жаралуучу энергия булактарын издөө өтө маанилүү.

Азыркы учурда кайра жаралуучу энергияга негизинен шамал энергиясы, суутек энергиясы, күн энергиясы, биомасса энергиясы, ташкын энергиясы жана геотермалдык энергия ж.б. кирет, ал эми шамал энергиясы жана күн энергиясы дүйнө жүзү боюнча изилдөөнүн эң популярдуу багыттары болуп саналат.

Бирок, ар кандай кайра жаралуучу энергия булактарын натыйжалуу кайра иштетүүгө жана сактоого жетишүү дагы эле салыштырмалуу кыйын, ошондуктан аларды натыйжалуу пайдалануу кыйын.

Бул учурда, адамдар тарабынан жаңы кайра жаралуучу энергияны натыйжалуу пайдаланууну ишке ашыруу үчүн, ыңгайлуу жана натыйжалуу жаңы энергия сактоо технологиясын иштеп чыгуу зарыл, бул дагы учурдагы социалдык изилдөөлөрдө кызуу талкууланып жатат.

Азыркы учурда, литий-иондук батареялар, эң натыйжалуу экинчилик батареялардын бири катары, ар кандай электрондук шаймандарда, транспортто, аэрокосмостук жана башка тармактарда кеңири колдонулуп келет, алардын өнүгүү келечеги татаалыраак.

Натрий менен литийдин физикалык жана химиялык касиеттери окшош жана ал энергияны сактоочу таасирге ээ. Анын курамынын бай болушу, натрий булагынын бирдей бөлүштүрүлүшү жана арзан баасынан улам, ал арзан жана жогорку натыйжалуулук мүнөздөмөлөрүнө ээ болгон ири масштабдуу энергияны сактоо технологиясында колдонулат.

Натрий иондук батареяларынын оң жана терс электроддук материалдарына катмарлуу өткөөл металл кошулмалары, полианиондор, өткөөл металл фосфаттары, өзөктүк кабык нанобөлүкчөлөрү, металл кошулмалары, катуу көмүртек ж.б. кирет.

Жаратылышта өтө мол запастары бар элемент катары көмүртек арзан жана оңой алынат жана натрий-иондук батареялар үчүн аноддук материал катары кеңири таанылган.

Графиттештирүү даражасына жараша көмүртектүү материалдарды эки категорияга бөлүүгө болот: графиттүү көмүртек жана аморфтук көмүртек.

Аморфтук көмүртекке кирген катуу көмүртектин натрий сактоочу сыйымдуулугу 300 мАч/г түзөт, ал эми графиттештирүү даражасы жогору болгон көмүртек материалдары чоң беттик аянтына жана бекем тартибине байланыштуу коммерциялык максатта колдонуу кыйын.

Ошондуктан, графитсиз катуу көмүртек материалдары негизинен практикалык изилдөөлөрдө колдонулат.

Натрий-иондук батареялар үчүн аноддук материалдардын иштешин андан ары жакшыртуу үчүн, көмүртек материалдарынын гидрофилдүүлүгүн жана өткөрүмдүүлүгүн иондук легирлөө же кошулмалоо аркылуу жакшыртууга болот, бул көмүртек материалдарынын энергия сактоо көрсөткүчтөрүн жогорулатат.

Натрий иондук батареясынын терс электроддук материалы катары металл кошулмалары негизинен эки өлчөмдүү металл карбиддери жана нитриддери болуп саналат. Эки өлчөмдүү материалдардын эң сонун мүнөздөмөлөрүнөн тышкары, алар натрий иондорун адсорбция жана интеркаляция аркылуу сактап гана тим болбостон, натрий менен да бириге алат. Иондордун айкалышы энергияны сактоо үчүн химиялык реакциялар аркылуу сыйымдуулукту пайда кылат, ошону менен энергияны сактоо эффектин бир топ жакшыртат.

Металл кошулмаларын алуунун кымбаттыгына жана татаалдыгына байланыштуу, көмүртек материалдары дагы эле натрий-иондук батареялар үчүн негизги аноддук материалдар болуп саналат.

Катмарлуу өткөөл металл кошулмаларынын өсүшү графен ачылгандан кийин болду. Учурда натрий-иондук батареяларда колдонулган эки өлчөмдүү материалдарга негизинен натрий негизиндеги катмарлуу NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4 ж.б. кирет.

Полианиондук оң электрод материалдары алгач литий-иондук батареянын оң электроддорунда колдонулган, кийинчерээк натрий-иондук батареяларда колдонулган. Маанилүү өкүлчүлүктүү материалдарга NaMnPO4 жана NaFePO4 сыяктуу оливин кристаллдары кирет.

Өткөөл металл фосфаты башында литий-иондук батареяларда оң электрод материалы катары колдонулган. Синтез процесси салыштырмалуу жетилген жана көптөгөн кристаллдык түзүлүштөр бар.

Фосфат үч өлчөмдүү түзүлүш катары натрий иондорунун деинтеркалациясына жана интеркалациясына өбөлгө түзгөн каркастык түзүлүштү курат, андан кийин энергияны сактоо боюнча эң сонун көрсөткүчтөргө ээ натрий-иондук батареяларды алат.

Өзөк-кабык структуралык материалы - бул акыркы жылдары гана пайда болгон натрий-иондук батареялар үчүн жаңы типтеги аноддук материал. Баштапкы материалдарга негизделген бул материал эң сонун структуралык дизайн аркылуу көңдөй түзүлүшкө жетишкен.

Көбүнчө кеңири таралган өзөк-кабык структуралык материалдарына көңдөй кобальт селенид нанокубалары, Fe-N менен кошулган өзөк-кабык натрий ванадат наносфералары, көңдөй көңдөй көңдөй калай кычкылы наносфералары жана башка көңдөй структуралар кирет.

Сыйкырдуу көңдөй жана тешиктүү түзүлүшү менен айкалышкан мыкты мүнөздөмөлөрүнөн улам, электролитке көбүрөөк электрохимиялык активдүүлүк дуушар болот жана ошол эле учурда, ал натыйжалуу энергия сактоого жетүү үчүн электролиттин иондук кыймылдуулугун бир топ жогорулатат.

Дүйнөлүк кайра жаралуучу энергия булактары өсүп, энергияны сактоо технологияларынын өнүгүшүнө өбөлгө түзүүдө.

Азыркы учурда, энергияны сактоонун ар кандай ыкмаларына ылайык, ал физикалык энергияны сактоо жана электрохимиялык энергияны сактоо болуп бөлүнөт.

Электрохимиялык энергияны сактоо жогорку коопсуздук, арзан баа, ийкемдүү колдонуу жана жогорку натыйжалуулук сыяктуу артыкчылыктарынан улам бүгүнкү күндөгү жаңы энергияны сактоо технологиясынын өнүгүү стандарттарына жооп берет.

Ар кандай электрохимиялык реакция процесстерине ылайык, электрохимиялык энергия сактоочу кубат булактарына негизинен суперконденсаторлор, коргошун-кислота батареялары, отун кубаттоочу батареялар, никель-металл гидрид батареялары, натрий-күкүрт батареялары жана литий-иондук батареялар кирет.

Энергияны сактоо технологиясында ийкемдүү электрод материалдары дизайнынын ар түрдүүлүгү, ийкемдүүлүгү, арзандыгы жана айлана-чөйрөнү коргоо мүнөздөмөлөрүнөн улам көптөгөн окумуштуулардын изилдөө кызыгуусун жаратты.

Көмүртек материалдары өзгөчө термохимиялык туруктуулукка, жакшы электр өткөрүмдүүлүгүнө, жогорку бекемдигине жана адаттан тыш механикалык касиеттерге ээ, бул аларды литий-иондук жана натрий-иондук батареялар үчүн келечектүү электроддорго айлантат.

Суперконденсаторлорду жогорку ток шарттарында тез заряддоого жана разряддоого болот жана алардын циклдик иштөө мөөнөтү 100 000 жолудан ашат. Алар конденсаторлор менен батареялардын ортосундагы атайын электрохимиялык энергияны сактоочу жаңы типтеги кубат булагы болуп саналат.

Суперконденсаторлор жогорку кубаттуулук тыгыздыгы жана жогорку энергияны конверсиялоо ылдамдыгы сыяктуу мүнөздөмөлөргө ээ, бирок алардын энергия тыгыздыгы төмөн, алар өзүн-өзү разряддоого жакын жана туура эмес колдонулганда электролиттердин агып кетишине жакын.

Күйүүчү майдын кубат элементи заряддалбаган, чоң кубаттуулуктагы, жогорку салыштырма кубаттуулуктагы жана кеңири салыштырма кубаттуулук диапазонундагы мүнөздөмөлөргө ээ болгону менен, анын жогорку иштөө температурасы, жогорку баасы жана энергияны конвертациялоонун төмөн натыйжалуулугу аны коммерциялаштыруу процессинде гана жеткиликтүү кылат.

Коргошун-кислоталуу аккумуляторлор арзан баадагы, өнүккөн технологиядагы жана жогорку коопсуздуктагы артыкчылыктарга ээ жана сигнал базалык станцияларында, электр велосипеддеринде, автоунааларда жана электр энергиясын сактоочу тармактарда кеңири колдонулуп келет. Айлана-чөйрөнү булгаган сыяктуу кыска тактайлар энергия сактоочу аккумуляторлорго карата барган сайын жогорулап бараткан талаптарга жана стандарттарга жооп бере албайт.

Ni-MH батареялары күчтүү ар тараптуулук, аз жылуулук баалуулугу, чоң мономер сыйымдуулугу жана туруктуу разряд мүнөздөмөлөрүнө ээ, бирок алардын салмагы салыштырмалуу чоң жана батареяларды сериялык башкарууда көптөгөн көйгөйлөр бар, бул бир батарея бөлгүчтөрүнүн эришине алып келиши мүмкүн.