மனித நாகரிகத்தின் முன்னேற்றத்திற்கான பொருள் அடிப்படையாக விளங்கும் ஆற்றல், எப்போதுமே ஒரு முக்கியப் பங்கை வகித்து வந்துள்ளது. அது மனித சமூகத்தின் வளர்ச்சிக்கு இன்றியமையாத ஓர் உத்தரவாதமாகும். நீர், காற்று மற்றும் உணவுடன் சேர்ந்து, அது மனித உயிர்வாழ்விற்கான அவசியமான நிலைமைகளை உருவாக்குவதோடு, மனித வாழ்க்கையை நேரடியாகப் பாதிக்கவும் செய்கிறது.

ஆற்றல் துறையின் வளர்ச்சியானது, விறகுக் 'காலத்திலிருந்து' நிலக்கரிக் 'காலத்திற்கும்', பின்னர் நிலக்கரிக் 'காலத்திலிருந்து' எண்ணெய்க் 'காலத்திற்கும்' என இரண்டு பெரும் மாற்றங்களுக்கு உள்ளாகியுள்ளது. தற்போது அது எண்ணெய்க் 'காலத்திலிருந்து' புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மாற்றத்தின் 'காலத்திற்கு' மாறத் தொடங்கியுள்ளது.

19 ஆம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில் நிலக்கரி முக்கிய ஆதாரமாக இருந்ததிலிருந்து, 20 ஆம் நூற்றாண்டின் மத்தியில் எண்ணெய் முக்கிய ஆதாரமாக மாறியது வரை, மனிதர்கள் 200 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக புதைபடிவ ஆற்றலை பெருமளவில் பயன்படுத்தி வருகின்றனர். இருப்பினும், புதைபடிவ ஆற்றலின் ஆதிக்கத்தில் உள்ள உலகளாவிய ஆற்றல் கட்டமைப்பு, புதைபடிவ ஆற்றல் தீர்ந்துபோகும் அபாயத்திலிருந்து நம்மை வெகு தொலைவில் இல்லாதவாறு செய்துள்ளது.

நிலக்கரி, எண்ணெய் மற்றும் இயற்கை எரிவாயு ஆகிய மூன்று பாரம்பரிய புதைபடிவ எரிசக்தி ஆதாரங்களும் புதிய நூற்றாண்டில் வேகமாகத் தீர்ந்துவிடும். மேலும், அவற்றின் பயன்பாடு மற்றும் எரிப்புச் செயல்பாட்டின்போது, ​​அது பசுமைக்குடில் விளைவை ஏற்படுத்தி, அதிக அளவிலான மாசுகளை உருவாக்கி, சுற்றுச்சூழலையும் மாசுபடுத்தும்.

எனவே, புதைபடிவ எரிசக்தியைச் சார்ந்திருப்பதைக் குறைப்பதும், தற்போதுள்ள பகுத்தறிவற்ற எரிசக்தி பயன்பாட்டுக் கட்டமைப்பை மாற்றுவதும், தூய்மையான மற்றும் மாசற்ற புதிய புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தியைத் தேடுவதும் இன்றியமையாததாகும்.

தற்போது, ​​புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலில் முக்கியமாக காற்றாலை ஆற்றல், ஹைட்ரஜன் ஆற்றல், சூரிய ஆற்றல், உயிரி ஆற்றல், ஓத ஆற்றல் மற்றும் புவிவெப்ப ஆற்றல் போன்றவை அடங்கும். மேலும், காற்றாலை ஆற்றலும் சூரிய ஆற்றலும் உலகளவில் தற்போதைய ஆராய்ச்சி மையங்களாகத் திகழ்கின்றன.

இருப்பினும், பல்வேறு புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மூலங்களைத் திறமையாக மாற்றுவதும் சேமிப்பதும் இன்னும் ஒப்பீட்டளவில் கடினமாக உள்ளது, இதனால் அவற்றை திறம்படப் பயன்படுத்துவதும் சிரமமாகிறது.

இந்த நிலையில், மனிதர்களால் புதிய புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலைத் திறம்படப் பயன்படுத்துவதை நனவாக்குவதற்கு, வசதியான மற்றும் திறமையான புதிய ஆற்றல் சேமிப்புத் தொழில்நுட்பத்தை உருவாக்குவது அவசியமாகிறது; இது தற்போதைய சமூக ஆராய்ச்சியில் ஒரு முக்கியத் துறையாகவும் விளங்குகிறது.

தற்போது, ​​மிகவும் செயல்திறன் மிக்க இரண்டாம் நிலை மின்கலன்களில் ஒன்றான லித்தியம்-அயன் மின்கலன்கள், பல்வேறு மின்னணு சாதனங்கள், போக்குவரத்து, விண்வெளி மற்றும் பிற துறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகின்றன. இருப்பினும், அதன் வளர்ச்சிக்கான வாய்ப்புகள் மிகவும் கடினமாக உள்ளன.

சோடியம் மற்றும் லித்தியத்தின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகள் ஒத்தவை, மேலும் இது ஆற்றல் சேமிப்பு விளைவைக் கொண்டுள்ளது. அதன் செறிவான உள்ளடக்கம், சோடியம் மூலத்தின் சீரான பரவல் மற்றும் குறைந்த விலை ஆகியவற்றின் காரணமாக, இது பெரிய அளவிலான ஆற்றல் சேமிப்புத் தொழில்நுட்பத்தில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் இது குறைந்த செலவு மற்றும் அதிக செயல்திறன் ஆகிய சிறப்பியல்புகளைக் கொண்டுள்ளது.

சோடியம் அயன் மின்கலன்களின் நேர்மின் மற்றும் எதிர்மின் மின்முனைப் பொருட்களில், அடுக்கு நிலைமாற்ற உலோகச் சேர்மங்கள், பாலிஅயனிகள், நிலைமாற்ற உலோக பாஸ்பேட்டுகள், உள்ளகம்-மேலோடு நானோ துகள்கள், உலோகச் சேர்மங்கள், கடின கார்பன் போன்றவை அடங்கும்.

இயற்கையில் மிக அதிக அளவில் கிடைக்கும் ஒரு தனிமமாக இருப்பதால், கார்பன் மலிவாகவும் எளிதில் கிடைக்கக்கூடியதாகவும் உள்ளது, மேலும் சோடியம்-அயன் மின்கலன்களுக்கான நேர்மின்முனைப் பொருளாகப் பெரும் அங்கீகாரத்தைப் பெற்றுள்ளது.

கிராஃபைட்டாக்கல் அளவின் அடிப்படையில், கார்பன் பொருட்களை கிராஃபைட் கார்பன் மற்றும் உருவமற்ற கார்பன் என இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்.

உருவமற்ற கார்பன் வகையைச் சேர்ந்த கடின கார்பன், ஒரு கிராமுக்கு 300mAh சோடியம் சேமிப்புத் திறனைக் கொண்டுள்ளது. அதேசமயம், அதிக அளவு கிராஃபைட்டாக்கல் கொண்ட கார்பன் பொருட்கள், அவற்றின் பெரிய மேற்பரப்புப் பரப்பு மற்றும் வலுவான ஒழுங்கு காரணமாக வணிகப் பயன்பாட்டைப் பூர்த்தி செய்வது கடினமாக உள்ளது.

எனவே, கிராஃபைட் அல்லாத கடின கார்பன் பொருட்கள் நடைமுறை ஆராய்ச்சியில் முக்கியமாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

சோடியம்-அயன் மின்கலன்களுக்கான ஆனோடு பொருட்களின் செயல்திறனை மேலும் மேம்படுத்துவதற்காக, அயனிக் கலப்பு அல்லது சேர்மமாக்கல் மூலம் கார்பன் பொருட்களின் நீர்நாட்டத்தையும் கடத்துத்திறனையும் மேம்படுத்தலாம், இது கார்பன் பொருட்களின் ஆற்றல் சேமிப்பு செயல்திறனை அதிகரிக்கும்.

சோடியம் அயன் மின்கலத்தின் எதிர்மின்முனைப் பொருளாகப் பயன்படுத்தப்படும் உலோகச் சேர்மங்கள், முக்கியமாக இருபரிமாண உலோக கார்பைடுகள் மற்றும் நைட்ரைடுகள் ஆகும். இருபரிமாணப் பொருட்களின் சிறந்த பண்புகளுக்குக் கூடுதலாக, அவை சோடியம் அயன்களை உறிஞ்சுதல் மற்றும் இடைச்செருகல் மூலம் சேமிப்பது மட்டுமல்லாமல், சோடியம் அயன்களுடன் இணைந்து வேதி வினைகள் மூலம் மின்தேக்கத்தை உருவாக்கி ஆற்றல் சேமிப்பை ஏற்படுத்துகின்றன. இதன்மூலம், ஆற்றல் சேமிப்பு விளைவு பெருமளவில் மேம்படுத்தப்படுகிறது.

அதிக செலவு மற்றும் உலோகச் சேர்மங்களைப் பெறுவதில் உள்ள சிரமம் காரணமாக, சோடியம்-அயன் மின்கலன்களுக்கான முக்கிய நேர்மின்முனைப் பொருட்களாக கார்பன் பொருட்கள் இன்னமும் இருந்து வருகின்றன.

கிராஃபீனின் கண்டுபிடிப்பிற்குப் பிறகே அடுக்கு நிலைமாற்ற உலோகச் சேர்மங்களின் வளர்ச்சி ஏற்பட்டது. தற்பொழுது, சோடியம்-அயன் மின்கலன்களில் பயன்படுத்தப்படும் இருபரிமாணப் பொருட்களில் முக்கியமாக சோடியம் அடிப்படையிலான அடுக்கு NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4 போன்றவை அடங்கும்.

பாலியானிக் நேர்மின்முனைப் பொருட்கள் முதலில் லித்தியம்-அயன் மின்கலங்களின் நேர்மின்முனைகளிலும், பின்னர் சோடியம்-அயன் மின்கலங்களிலும் பயன்படுத்தப்பட்டன. NaMnPO4 மற்றும் NaFePO4 போன்ற ஆலிவின் படிகங்கள் இதன் முக்கியமான பிரதிநிதித்துவப் பொருட்களாகும்.

இடைநிலை உலோக பாஸ்பேட் ஆரம்பத்தில் லித்தியம்-அயன் மின்கலங்களில் நேர்மின்முனைப் பொருளாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது. இதன் தயாரிப்பு முறை ஒப்பீட்டளவில் முதிர்ச்சியடைந்துள்ளது, மேலும் இதில் பல படிக அமைப்புகளும் உள்ளன.

பாஸ்பேட், ஒரு முப்பரிமாண அமைப்பாக, சோடியம் அயனிகளின் இடைச்செருகல் மற்றும் நீக்கத்திற்கு உகந்த ஒரு கட்டமைப்பை உருவாக்கி, அதன் மூலம் சிறந்த ஆற்றல் சேமிப்பு செயல்திறன் கொண்ட சோடியம்-அயன் மின்கலன்களைப் பெறுகிறது.

உள்ளகம்-மேலோடு அமைப்புப் பொருள் என்பது, சமீபத்திய ஆண்டுகளில் மட்டுமே தோன்றிய, சோடியம்-அயன் மின்கலன்களுக்கான ஒரு புதிய வகை ஆனோடுப் பொருளாகும். மூலப் பொருட்களை அடிப்படையாகக் கொண்டு, இந்தப் பொருள் நேர்த்தியான கட்டமைப்பு வடிவமைப்பின் மூலம் ஒரு உள்ளீடற்ற அமைப்பை அடைந்துள்ளது.

மிகவும் பொதுவான உள்ளகம்-மேலோடு கட்டமைப்புப் பொருட்களில், உள்ளீடற்ற கோபால்ட் செலினைடு நானோகனசதுரங்கள், இரும்பு-நைட்ரஜன் இணை-கலப்பு செய்யப்பட்ட உள்ளகம்-மேலோடு சோடியம் வனேடேட் நானோகோளங்கள், நுண்துளைகளுடைய கார்பன் உள்ளீடற்ற டின் ஆக்சைடு நானோகோளங்கள் மற்றும் பிற உள்ளீடற்ற கட்டமைப்புகள் ஆகியவை அடங்கும்.

அதன் சிறப்பான பண்புகள் மற்றும் மாயாஜாலமான உள்ளீடற்ற, நுண்துளைகள் கொண்ட அமைப்புடன் இணைந்து, மின்பகுளிக்கு அதிக மின்வேதியியல் செயல்பாடு வெளிப்படுகிறது. அதே நேரத்தில், திறமையான ஆற்றல் சேமிப்பை அடைவதற்காக, இது மின்பகுளியின் அயனி நகர்வையும் பெரிதும் ஊக்குவிக்கிறது.

உலகளாவிய புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் தொடர்ந்து அதிகரித்து வருவதால், ஆற்றல் சேமிப்பு தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சி ஊக்குவிக்கப்படுகிறது.

தற்போது, ​​வெவ்வேறு ஆற்றல் சேமிப்பு முறைகளின்படி, இதை இயற்பியல் ஆற்றல் சேமிப்பு மற்றும் மின்வேதியியல் ஆற்றல் சேமிப்பு எனப் பிரிக்கலாம்.

மின்வேதியியல் ஆற்றல் சேமிப்பானது, அதன் உயர் பாதுகாப்பு, குறைந்த செலவு, நெகிழ்வான பயன்பாடு மற்றும் உயர் செயல்திறன் போன்ற நன்மைகளின் காரணமாக, இன்றைய புதிய ஆற்றல் சேமிப்புத் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சித் தரநிலைகளைப் பூர்த்தி செய்கிறது.

வெவ்வேறு மின்வேதியியல் வினை செயல்முறைகளின்படி, மின்வேதியியல் ஆற்றல் சேமிப்பு மின் மூலங்களில் முக்கியமாக சூப்பர்கேபாசிட்டர்கள், ஈய-அமில மின்கலங்கள், எரிபொருள் மின்கலங்கள், நிக்கல்-உலோக ஹைட்ரைடு மின்கலங்கள், சோடியம்-கந்தக மின்கலங்கள் மற்றும் லித்தியம்-அயன் மின்கலங்கள் ஆகியவை அடங்கும்.

ஆற்றல் சேமிப்புத் தொழில்நுட்பத்தில், நெகிழ்வான மின்முனைப் பொருட்கள் அவற்றின் வடிவமைப்புப் பன்முகத்தன்மை, நெகிழ்வுத்தன்மை, குறைந்த விலை மற்றும் சுற்றுச்சூழல் பாதுகாப்புப் பண்புகள் காரணமாகப் பல விஞ்ஞானிகளின் ஆராய்ச்சி ஆர்வத்தை ஈர்த்துள்ளன.

கார்பன் பொருட்கள் சிறப்பு வெப்பவேதியியல் நிலைத்தன்மை, நல்ல மின் கடத்துத்திறன், அதிக வலிமை மற்றும் அசாதாரணமான இயந்திரவியல் பண்புகளைக் கொண்டிருப்பதால், அவை லித்தியம்-அயன் மின்கலங்கள் மற்றும் சோடியம்-அயன் மின்கலங்களுக்கு நம்பிக்கைக்குரிய மின்முனைகளாக அமைகின்றன.

சூப்பர் மின்தேக்கிகளை அதிக மின்னோட்டச் சூழல்களில் விரைவாக மின்னேற்றம் மற்றும் மின்னிறக்கம் செய்ய முடியும், மேலும் அவை 100,000 முறைக்கு மேற்பட்ட சுழற்சி ஆயுளைக் கொண்டுள்ளன. அவை மின்தேக்கிகளுக்கும் மின்கலங்களுக்கும் இடையில் உள்ள ஒரு புதிய வகை சிறப்பு மின்வேதியியல் ஆற்றல் சேமிப்பு மின்வழங்கியாகும்.

சூப்பர்கேபாசிட்டர்கள் அதிக திறன் அடர்த்தி மற்றும் அதிக ஆற்றல் மாற்ற விகிதம் போன்ற பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் அவற்றின் ஆற்றல் அடர்த்தி குறைவாக இருப்பதால், அவை எளிதில் தானாகவே மின்னிறக்கம் அடைகின்றன, மேலும் அவற்றை முறையற்ற முறையில் பயன்படுத்தும்போது மின்பகுளிக் கசிவும் ஏற்பட வாய்ப்புள்ளது.

எரிபொருள் மின்கலம் மின்னேற்றம் தேவையில்லாத தன்மை, பெரிய கொள்ளளவு, உயர் தனித்திறன் மற்றும் பரந்த தனித்திறன் வரம்பு போன்ற பண்புகளைக் கொண்டிருந்தாலும், அதன் உயர் இயக்க வெப்பநிலை, அதிக விலை மற்றும் குறைந்த ஆற்றல் மாற்றத் திறன் ஆகியவற்றால், வணிகமயமாக்கல் செயல்பாட்டில் அது குறிப்பிட்ட சில வகைகளில் மட்டுமே பயன்படுத்தக் கிடைக்கிறது.

ஈய-அமில மின்கலங்கள் குறைந்த விலை, முதிர்ந்த தொழில்நுட்பம் மற்றும் உயர் பாதுகாப்பு போன்ற நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன. மேலும், அவை சமிக்ஞை அடிப்படை நிலையங்கள், மின்சார மிதிவண்டிகள், தானியங்கி வாகனங்கள் மற்றும் மின்கட்டமைப்பு ஆற்றல் சேமிப்பு ஆகியவற்றில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. சுற்றுச்சூழலை மாசுபடுத்தும் குறுகிய வகை மின்கலங்களால், ஆற்றல் சேமிப்பு மின்கலங்களுக்கான அதிகரித்து வரும் உயர் தேவைகளையும் தரநிலைகளையும் பூர்த்தி செய்ய இயலாது.

Ni-MH பேட்டரிகள் வலுவான பன்முகத்தன்மை, குறைந்த வெப்ப மதிப்பு, பெரிய மோனோமர் கொள்ளளவு மற்றும் நிலையான மின்னிறக்கப் பண்புகள் போன்ற சிறப்பியல்புகளைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் அவற்றின் எடை ஒப்பீட்டளவில் அதிகமாக உள்ளது, மேலும் பேட்டரி தொடர் மேலாண்மையில் பல சிக்கல்கள் உள்ளன, இது ஒற்றை பேட்டரி பிரிப்பான்கள் எளிதில் உருகுவதற்கு வழிவகுக்கும்.