能源作为人类文明进步的物质基础，始终发挥着重要作用，是人类社会发展不可或缺的保障。它与水、空气和食物一起，构成了人类生存的必要条件，并直接影响着人类的生活。

能源产业的发展经历了两次重大转型，从“柴火时代”到“煤炭时代”，再从“煤炭时代”到“石油时代”。如今，它正开始从“石油时代”向“可再生能源时代”转变。

从19世纪初以煤炭为主要能源，到20世纪中期以石油为主要能源，人类大规模利用化石能源已有200多年历史。然而，全球能源结构仍以化石能源为主导，这意味着化石能源的枯竭已近在眼前。

以煤炭、石油和天然气为代表的三种传统化石能源经济载体将在新世纪迅速枯竭，而且在使用和燃烧过程中还会导致温室效应，产生大量污染物，污染环境。

因此，必须减少对化石能源的依赖，改变现有的不合理的能源使用结构，寻求清洁无污染的新能源。

目前，可再生能源主要包括风能、氢能、太阳能、生物质能、潮汐能和地热能等，其中风能和太阳能是目前全球的研究热点。

然而，实现各种可再生能源的高效转换和存储仍然相对困难，因此难以有效利用这些能源。

在这种情况下，为了实现人类对新能源的有效利用，有必要开发便捷高效的新能源存储技术，这也是当前社会研究的热点。

目前，锂离子电池作为最高效的二次电池之一，已广泛应用于各种电子设备、交通运输、航空航天等领域，但其发展前景较为艰难。

钠和锂的物理化学性质相似，且都具有储能作用。由于钠资源储量丰富、分布均匀且价格低廉，因此被广泛应用于大规模储能技术中，具有成本低、效率高等特点。

钠离子电池的正负极材料包括层状过渡金属化合物、聚阴离子、过渡金属磷酸盐、核壳纳米粒子、金属化合物、硬碳等。

碳元素在自然界中储量极其丰富，价格低廉且易于获取，因此作为钠离子电池的负极材料得到了广泛认可。

根据石墨化程度，碳材料可分为两类：石墨碳和无定形碳。

硬碳属于非晶碳，其钠存储比容量为 300mAh/g，而石墨化程度更高的碳材料由于其表面积大、有序性强，难以满足商业应用需求。

因此，非石墨硬碳材料主要用于实际研究。

为了进一步提高钠离子电池负极材料的性能，可以通过离子掺杂或复合来提高碳材料的亲水性和导电性，从而增强碳材料的储能性能。

作为钠离子电池负极材料，金属化合物主要为二维金属碳化物和氮化物。二维材料除了具有优异的特性外，还能通过吸附和嵌入的方式储存钠离子，并且还能与钠离子结合，通过化学反应产生电容进行储能，从而显著提高储能效果。

由于金属化合物成本高昂且获取困难，碳材料仍然是钠离子电池的主要负极材料。

层状过渡金属化合物的兴起是在石墨烯发现之后。目前，钠离子电池中使用的二维材料主要包括钠基层状化合物NaxMO4、NaxCoO4、NaxMnO4、NaxVO4、NaxFeO4等。

聚阴离子正极材料最初用于锂离子电池正极，后来又用于钠离子电池。重要的代表性材料包括橄榄石晶体，例如NaMnPO4和NaFePO4。

过渡金属磷酸盐最初被用作锂离子电池的正极材料。其合成工艺相对成熟，且具有多种晶体结构。

磷酸盐作为一种三维结构，构建了有利于钠离子脱嵌的框架结构，从而获得了具有优异储能性能的钠离子电池。

核壳结构材料是近年来兴起的一种新型钠离子电池负极材料。该材料在原有材料的基础上，通过精巧的结构设计实现了中空结构。

更常见的核壳结构材料包括空心硒化钴纳米立方体、Fe-N共掺杂核壳钒酸钠纳米球、多孔碳空心氧化锡纳米球和其他空心结构。

由于其优异的特性，再加上神奇的空心多孔结构，更多的电化学活性暴露于电解液中，同时，也极大地促进了电解液的离子迁移，从而实现了高效的储能。

全球可再生能源持续增长，促进了储能技术的发展。

目前，根据不同的储能方式，可以将其分为物理储能和电化学储能。

电化学储能具有安全性高、成本低、使用灵活、效率高等优点，符合当今新型储能技术的发展标准。

根据不同的电化学反应过程，电化学储能电源主要包括超级电容器、铅酸电池、燃料动力电池、镍氢电池、钠硫电池和锂离子电池。

在储能技术领域，柔性电极材料因其设计多样性、柔韧性、低成本和环保特性，引起了众多科学家的研究兴趣。

碳材料具有特殊的热化学稳定性、良好的导电性、高强度和不寻常的机械性能，使其成为锂离子电池和钠离子电池很有前景的电极材料。

超级电容器在高电流条件下可以快速充放电，循环寿命超过10万次。它们是一种介于电容器和电池之间的新型特殊电化学储能电源。

超级电容器具有功率密度高、能量转换率高的特点，但其能量密度低，容易自放电，使用不当容易发生电解液泄漏。

虽然燃料电池具有无需充电、容量大、比容量高、比功率范围宽等特点，但其工作温度高、成本高、能量转换效率低等缺点，使其在商业化过程中只能应用于某些特定领域。

铅酸蓄电池具有成本低、技术成熟、安全性高等优点，已广泛应用于信号基站、电动自行车、汽车和电网储能等领域。然而，诸如污染环境等短板式储能电池无法满足日益提高的储能电池要求和标准。

镍氢电池具有用途广泛、热值低、单体容量大、放电特性稳定等特点，但重量相对较大，电池串联管理存在诸多问题，容易导致单个电池隔膜熔化。