能源作為人類(lèi)文明進(jìn)步的物質(zhì)基礎，一直扮演著(zhù)重要的角色，是人類(lèi)社會(huì )發(fā)展必不可少的保障，與水、空氣、糧食等共同構成了人類(lèi)賴(lài)以生存的必要條件，直接影響著(zhù)人類(lèi)的生活。
能源工業(yè)的發(fā)展，經(jīng)過(guò)了由薪柴“時(shí)代”到煤炭“時(shí)代”，再由煤炭“時(shí)代”到石油“時(shí)代”的兩大轉變，目前已經(jīng)開(kāi)始由石油“時(shí)代”向可再生能源“時(shí)代”的轉變。
從19世紀初期以煤炭為主，到20世紀中期以石油為主，人類(lèi)大規模利用化石能源已經(jīng)有200多年了。然而，全球以化石能源為主的能源結構特征，使得距離化石能源枯竭的日子，不再遙遠。
以煤炭、石油和天然氣為代表的傳統的三大化石能源經(jīng)濟載體，在新世紀將會(huì )迅速枯竭，且在使用和燃燒過(guò)程中，還會(huì )導致溫室效應，產(chǎn)生大量污染物，污染環(huán)境。
因此，降低對化石能源的依賴(lài)，改變現有的不合理的能源使用結構，尋求清潔、無(wú)污染的新型可再生能源，勢在必行。
目前可再生能源主要包括風(fēng)能、氫能、太陽(yáng)能、生物能、潮汐能和地熱能等，而風(fēng)能與太陽(yáng)能，更是當前世界范圍內的研究熱點(diǎn)。
然而，實(shí)現各種可再生能源相互之間的高效轉化和儲存，當前還比較困難，因此使其難以有效的被利用。
在此情形下，為了實(shí)現人類(lèi)對新型可再生能源的有效利用，就要發(fā)展便捷高效的新型儲能技術(shù)，這也是當前社會(huì )研究的熱點(diǎn)。
一
目前，鋰離子電池作為最高效的二次電池之一，已被廣泛的應用于各種電子器件、交通、航天等領(lǐng)域，但隨著(zhù)能源利用的增加，鋰元素因儲量少、價(jià)格高等原因，發(fā)展前景較為艱難。
鈉與鋰的物理化學(xué)性質(zhì)類(lèi)似，具有儲能效果，且因其含量豐富、鈉源分布均勻、價(jià)格較低等因素，將其應用于大規模的儲能技術(shù)，具有成本少、效益高等特點(diǎn)。
鈉離子電池的正負極材料包括層狀過(guò)渡金屬化合物、聚陰離子型、過(guò)渡金屬磷酸鹽、核殼納米、金屬化合物、硬碳等。
碳作為自然界儲量極其豐富的一種元素，廉價(jià)易得，作為鈉離子電池負極材料獲得了諸多的認可。
按照石墨化程度，碳材料可以分為石墨類(lèi)碳和無(wú)定型碳兩大類(lèi)。
歸屬于無(wú)定形碳中的硬碳，表現出了達300mAh/g的儲鈉比容量，而石墨化程度較高的碳材料由于表面積較大、有序性較強等原因，難以滿(mǎn)足商業(yè)應用。
因此，在實(shí)際研究中以非石墨類(lèi)硬碳材料為主。
為了進(jìn)一步提升鈉離子電池負極材料的性能，通過(guò)離子摻雜或復合的方法對碳材料的親水性、導電性等進(jìn)行改善，可以增強碳材料的儲能性能。
金屬化合物作為鈉離子電池負極材料，主要是以二維金屬碳化物、氮化物為主，除了具備二維材料的優(yōu)異特性以外，不僅可以通過(guò)吸附、插層的方式儲存鈉離子，還可以與鈉離子結合，通過(guò)化學(xué)反應產(chǎn)生電容進(jìn)行儲能，進(jìn)而極大的提升儲能效果。
金屬化合物由于受限于成本太高，且難以獲得，因此目前鈉離子電池負極材料仍然以碳材料為主。
層狀過(guò)渡金屬化合物的興起是在石墨烯發(fā)現之后，目前應用于鈉離子電池的二維材料主要有鈉基層狀NaxMO4、NaxCoO4、NaxMnO4、NaxVO4、NaxFeO4等。
聚陰離子型正極材料最早應用于鋰離子電池正極，后被借鑒應用于鈉離子電池，主要代表材料有NaMnPO4、NaFePO4等橄欖石型晶體。
過(guò)渡金屬磷酸鹽最開(kāi)始也是被應用于鋰離子電池中的一種正極材料，合成工藝較成熟，晶體結構較多。
磷酸鹽作為一種三維結構，搭建起來(lái)的一種框架結構有利于鈉離子的脫嵌和嵌入，進(jìn)而得到儲能性能優(yōu)異的鈉離子電池。
核殼結構材料是近年來(lái)才興起的新型鈉離子電池正極材料，這種材料在原有材料的基礎上，通過(guò)精妙的結構設計，實(shí)現了空心結構。
比較常見(jiàn)的核殼結構材料有空心硒化鈷納米立方、Fe-N共參雜核殼釩酸鈉納米球、多孔碳空心氧化錫納米球等空心結構。
由于其本身的優(yōu)異特性，再加上獨特的空心、多孔結構，使得更多的電化學(xué)活性暴漏在電解液當中，同時(shí)還會(huì )極大的促進(jìn)電解液的離子遷移率，實(shí)現高效儲能。
二
全球可再生能源的持續增長(cháng)，推動(dòng)了儲能技術(shù)的發(fā)展。
目前，根據儲能方式的不同，可以分為物理儲能和電化學(xué)儲能。
電化學(xué)儲能因安全性高、成本低、應用靈活，以及效率高等優(yōu)點(diǎn)，滿(mǎn)足了當今新能源儲能技術(shù)的發(fā)展標準。
按照不同的電化學(xué)反應過(guò)程，電化學(xué)儲能電源主要包括超級電容器、鉛酸電池、燃料電池、鎳氫電池、鈉硫電池，以及鋰離子電池等。
儲能技術(shù)中，柔性電極材料由于其設計的多樣性、靈活性、低成本，以及環(huán)保的特性，吸引了諸多科學(xué)家的研究興趣。
碳材料具有特殊的熱化學(xué)穩定性、良好的導電率、較高強度，以及非比尋常的機械性能，使其有望成為鋰離子電池和鈉離子電池的電極。
超級電容器可以在大電流條件下快速充放電，且循環(huán)壽命達10萬(wàn)次以上，是一種介于電容和電池之間的新型特殊電化學(xué)儲能電源。
超級電容器具有高功率密度與高能量轉化率等特點(diǎn)，但其能量密度較低，易發(fā)生自放電，使用不當時(shí)易發(fā)生電解液的泄露。
燃料電池雖具有不用充電，容量大，比容量高和比功率范圍廣等特點(diǎn)，但其運行溫度高，成本價(jià)格較高，以及能量轉換效率低，使其在商業(yè)化的過(guò)程中只能在某些特定的領(lǐng)域使用。
鉛酸電池具有成本低廉，技術(shù)成熟，安全性高等優(yōu)點(diǎn)，且在信號基站，電動(dòng)自行車(chē)、汽車(chē)與電網(wǎng)儲能等方面已有廣泛的應用，但其因能量密度低、體積大、壽命短，以及污染環(huán)境等短板，無(wú)法滿(mǎn)足對儲能電池越來(lái)越高的要求與標準。
鎳氫電池具有通用性強，發(fā)熱量小，單體容量大，放電特性平穩等特點(diǎn)，但其本身的重量比較大，且電池串聯(lián)管理的問(wèn)題較多，易導致單體電池隔板融化。
