Tha lùth, mar bhunait stuthan airson adhartas sìobhaltachd daonna, air a bhith cudromach a-riamh. Tha e na ghealladh riatanach airson leasachadh comann-shòisealta daonna. Còmhla ri uisge, èadhar agus biadh, tha e a’ dèanamh suas na cumhaichean riatanach airson mairsinn beò agus tha buaidh dhìreach aige air beatha dhaoine.

Tha leasachadh gnìomhachas an lùtha air dà atharrachadh mòr a dhèanamh bho “linn” connaidh gu “linn” a’ ghuail, agus an uairsin bho “linn” a’ ghuail gu “linn” na h-ola. A-nis tha e air tòiseachadh air atharrachadh bho “linn” na h-ola gu “linn” atharrachaidh lùth ath-nuadhachail.

Bho ghual mar am prìomh thùs tràth san 19mh linn gu ola mar am prìomh thùs ann am meadhan an 20mh linn, tha daoine air lùth fosail a chleachdadh air sgèile mhòr airson còrr is 200 bliadhna. Ach, tha structar lùtha na cruinne air a bheil lùth fosail a’ riaghladh ga dhèanamh nas fhasa a dhol à bith.

Thèid na trì giùlan eaconamach traidiseanta lùth fosail air an riochdachadh le gual, ola agus gas nàdarrach a chosg gu luath san linn ùr, agus rè a’ phròiseas cleachdaidh agus losgaidh, bidh e cuideachd ag adhbhrachadh buaidh an taigh-glainne, a’ gineadh tòrr thruailleadh, agus a’ truailleadh na h-àrainneachd.

Mar sin tha e riatanach eisimeileachd air lùth fosail a lùghdachadh, structar cleachdaidh lùtha neo-reusanta a th’ ann mar-thà atharrachadh, agus lùth ath-nuadhachail ùr glan is gun truailleadh a shireadh.

An-dràsta, tha lùth ath-nuadhachail a’ toirt a-steach lùth na gaoithe, lùth haidridean, lùth na grèine, lùth bith-thomas, lùth na mara agus lùth geo-theirmeach, msaa., agus tha lùth na gaoithe agus lùth na grèine nan àiteachan rannsachaidh teth air feadh an t-saoghail an-dràsta.

Ach, tha e fhathast caran duilich diofar stòran lùtha ath-nuadhachail a thionndadh agus a stòradh gu h-èifeachdach, agus mar sin ga dhèanamh duilich an cleachdadh gu h-èifeachdach.

Anns a’ chùis seo, gus am bi daoine a’ cleachdadh lùth ath-nuadhachail ùr gu h-èifeachdach, tha e riatanach teicneòlas stòraidh lùtha ùr goireasach is èifeachdach a leasachadh, rud a tha cuideachd na phrìomh chuspair ann an rannsachadh sòisealta an-dràsta.

An-dràsta, tha bataraidhean lithium-ion, mar aon de na bataraidhean àrd-sgoile as èifeachdaiche, air an cleachdadh gu farsaing ann an diofar innealan dealanach, còmhdhail, aerospace agus raointean eile, agus tha na cothroman airson leasachadh nas duilghe.

Tha feartan fiosaigeach is ceimigeach sodium agus lithium coltach ri chèile, agus tha buaidh stòraidh lùtha aige. Air sgàth an t-susbaint bheairteach a th’ ann, an sgaoileadh cothromach de thùs sodium, agus a’ phrìs ìseal, tha e air a chleachdadh ann an teicneòlas stòraidh lùtha air sgèile mhòr, aig a bheil feartan cosgais ìseal agus èifeachdas àrd.

Tha stuthan electrod dearbhach is àicheil bataraidhean ian sodium a’ toirt a-steach todhar meatailt gluasaid sreathan, polyanions, fosfáitean meatailt gluasaid, nanoparticles cridhe-slige, todhar meatailt, carbon cruaidh, msaa.

Mar eileamaid le glèidhteas pailt ann an nàdar, tha carbon saor agus furasta fhaighinn, agus tha e air mòran aithne fhaighinn mar stuth anod airson bataraidhean sodium-ion.

A rèir ìre grafaiteachaidh, faodar stuthan gualain a roinn ann an dà roinn: gualain grafaiteach agus gualain neo-chruthach.

Tha comas stòraidh sodium sònraichte de 300mAh/g aig carbon cruaidh, a bhuineas do charbon neo-chruthach, agus tha e duilich stuthan gualain le ìre nas àirde de ghrafaiteachadh a chleachdadh ann an dòigh mhalairteach air sgàth an raon uachdar mòr agus an òrdugh làidir.

Mar sin, thathas a’ cleachdadh stuthan cruaidh gualain neo-grafait sa mhòr-chuid ann an rannsachadh practaigeach.

Gus coileanadh stuthan anod airson bataraidhean sodium-ion a leasachadh tuilleadh, faodar hydrophilicity agus seoltachd stuthan gualain a leasachadh le bhith a’ cleachdadh doping no measgachadh ian, a dh’ fhaodadh coileanadh stòraidh lùtha stuthan gualain a neartachadh.

Mar stuth electrode àicheil bataraidh ian sodium, is e carbidean meatailt dà-thaobhach agus nitrides sa mhòr-chuid a th’ ann an todhar meatailt. A bharrachd air na feartan sàr-mhath a th’ aig stuthan dà-thaobhach, chan e a-mhàin gun urrainn dhaibh ianan sodium a stòradh tro adsorption agus intercalation, ach cuideachd a bhith a’ tighinn còmhla ri sodium. Bidh measgachadh nan ian a’ gineadh comas tro ath-bheachdan ceimigeach airson stòradh lùtha, agus mar sin a’ leasachadh buaidh stòraidh lùtha gu mòr.

Air sgàth a’ chosgais àrd agus an duilgheadas a thaobh todhar meatailt fhaighinn, is e stuthan gualain fhathast na prìomh stuthan anod airson bataraidhean sodium-ion.

Tha àrdachadh ann an co-thàthaidhean meatailt gluasaid sreathan às dèidh lorg graphene. An-dràsta, tha na stuthan dà-thaobhach a thathas a’ cleachdadh ann am bataraidhean sodium-ion sa mhòr-chuid a’ toirt a-steach sreathan stèidhichte air sodium NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4, msaa.

Chaidh stuthan electrod deimhinneach polyanionic a chleachdadh an toiseach ann an electrodan deimhinneach bataraidhean lithium-ion, agus an dèidh sin chaidh an cleachdadh ann am bataraidhean sodium-ion. Am measg stuthan riochdachail cudromach tha criostalan olivine leithid NaMnPO4 agus NaFePO4.

Chaidh fosfáit meatailt gluasaid a chleachdadh an toiseach mar stuth electrode deimhinneach ann am bataraidhean lithium-ion. Tha am pròiseas co-chur gu math aibidh agus tha mòran structaran criostail ann.

Bidh fosfáit, mar structar trì-thaobhach, a’ togail structar frèam a tha cuideachail airson dì-eadar-chur agus eadar-chur ianan sodium, agus an uairsin a’ faighinn bataraidhean sodium-ion le coileanadh stòraidh lùtha sàr-mhath.

’S e stuth structar cridhe-shlige seòrsa ùr de stuth anod airson bataraidhean sodium-ion a tha air nochdadh anns na bliadhnachan mu dheireadh. Stèidhichte air na stuthan tùsail, tha an stuth seo air structar falamh a choileanadh tro dhealbhadh structarail eireachdail.

Am measg nan stuthan structar cridhe-shlige as cumanta tha nano-ciùban selenide cobalt falamh, nanospheres sodium vanadate cridhe-shlige co-dopaichte le Fe-N, nanospheres staoin ogsaid falamh gualain porous agus structaran falamh eile.

Air sgàth nan feartan sàr-mhath a th’ aige, còmhla ris an structar draoidheil falamh is porous, tha barrachd gnìomhachd electroceimiceach fosgailte don electrolyte, agus aig an aon àm, bidh e cuideachd a’ brosnachadh gluasad ian an electrolyte gu mòr gus stòradh lùtha èifeachdach a choileanadh.

Tha lùth ath-nuadhachail cruinneil a’ sìor fhàs, a’ brosnachadh leasachadh teicneòlas stòraidh lùtha.

An-dràsta, a rèir diofar dhòighean stòraidh lùtha, faodar a roinn ann an stòradh lùtha corporra agus stòradh lùtha electroceimiceach.

Tha stòradh lùtha dealan-cheimigeach a’ coinneachadh ri inbhean leasachaidh teicneòlas stòraidh lùtha ùr an latha an-diugh air sgàth a bhuannachdan a thaobh sàbhailteachd àrd, cosgais ìseal, cleachdadh sùbailte, agus èifeachdas àrd.

A rèir diofar phròiseasan ath-bhualadh electroceimiceach, tha stòran cumhachd stòraidh lùtha electroceimiceach a’ toirt a-steach sa mhòr-chuid supercapacitors, bataraidhean luaidhe-aigéad, bataraidhean cumhachd connaidh, bataraidhean hydride meatailt nicil, bataraidhean sodium-sulfur, agus bataraidhean lithium-ion.

Ann an teicneòlas stòraidh lùtha, tha stuthan electrode sùbailte air ùidh rannsachaidh mòran luchd-saidheans a tharraing air sgàth an iomadachd dealbhaidh, sùbailteachd, cosgais ìseal, agus feartan dìon na h-àrainneachd.

Tha seasmhachd teirme-cheimigeach sònraichte, deagh ghiùlan dealain, neart àrd, agus feartan meacanaigeach neo-àbhaisteach aig stuthan gualain, gan dèanamh nan electrodan gealltanach airson bataraidhean lithium-ion agus bataraidhean sodium-ion.

Faodar supercomasairean a ghearradh agus a leigeil ma sgaoil gu sgiobalta fo chumhachan sruth àrd, agus tha beatha cearcall aca còrr is 100,000 uair. Tha iad nan seòrsa ùr de sholar cumhachd stòraidh lùth electroceimiceach sònraichte eadar comasairean agus bataraidhean.

Tha feartan dùmhlachd cumhachd àrd agus ìre tionndaidh lùtha àrd aig supercomasairean, ach tha an dùmhlachd lùtha ìosal, tha iad buailteach do fèin-sgaoileadh, agus tha iad buailteach do aodion electrolyte nuair a thèid an cleachdadh gu ceàrr.

Ged a tha feartan aig cealla cumhachd connaidh leithid gun a bhith a’ cur cosgais, comas mòr, comas sònraichte àrd agus raon cumhachd sònraichte farsaing, tha an teòthachd obrachaidh àrd, a’ phrìs cosgais àrd, agus an èifeachdas tionndaidh lùtha ìosal ga dhèanamh ri fhaighinn a-mhàin sa phròiseas malairteach. Air a chleachdadh ann an roinnean sònraichte.

Tha buannachdan aig bataraidhean luaidhe-aigéid leithid cosgais ìseal, teicneòlas aibidh, agus sàbhailteachd àrd, agus tha iad air an cleachdadh gu farsaing ann an stèiseanan bonn chomharran, baidhsagalan dealain, càraichean, agus stòradh lùtha lìonra. Chan urrainn do bhùird ghoirid leithid truailleadh na h-àrainneachd coinneachadh ris na riatanasan agus na h-inbhean a tha a’ sìor fhàs nas àirde airson bataraidhean stòraidh lùtha.

Tha feartan aig bataraidhean Ni-MH leithid ioma-chruthachd làidir, luach calaraidh ìosal, comas mòr monomer, agus feartan sgaoilidh seasmhach, ach tha an cuideam an ìre mhath mòr, agus tha mòran dhuilgheadasan ann an riaghladh sreath bataraidh, a dh’ fhaodadh leantainn gu leaghadh dealadairean bataraidh singilte gu furasta.