Una batería es un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica mediante reacciones electroquímicas dentro de la batería. Las baterías de almacenamiento de energía y las baterías de energía comunes incluyen baterías de iones de litio, baterías de iones de sodio, baterías de litio-azufre, baterías de iones de zinc y células solares. La batería de iones de litio es una batería secundaria que almacena y libera energía eléctrica moviendo iones de litio entre electrodos positivos y negativos. Es adecuado para dispositivos móviles (teléfonos móviles, tablets, etc.), vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía. Las ventajas incluyen: densidad de energía relativamente alta, lo que la hace ideal para áreas como dispositivos móviles y vehículos eléctricos; ciclo de vida prolongado, capaz de soportar múltiples ciclos de carga y descarga manteniendo el rendimiento; relativamente liviano, adecuado para aplicaciones que requieren una aplicación ligera de diseño cuantitativo. Las desventajas de las baterías de iones de litio incluyen: mayor costo debido al uso de materiales relativamente caros como el cobalto; cuestiones de seguridad que pueden provocar sobrecalentamiento, incendio o explosión en baterías de iones de litio en condiciones extremas; suministro limitado de materiales como el cobalto que pueden limitar la aplicación de baterías a gran escala de iones de litio.
Las baterías de iones de sodio son similares a las de iones de litio, pero utilizan iones de sodio como materiales de almacenamiento de energía. Son adecuados para su uso en sistemas de almacenamiento de energía a gran escala, especialmente en situaciones donde el volumen y el peso son menos importantes. Las ventajas incluyen: El sodio es más abundante que el litio, lo que reduce los costos de materia prima para la fabricación de baterías. Las desventajas incluyen: el mayor volumen de iones de las baterías de iones de sodio da como resultado un tamaño de batería relativamente mayor; En comparación con las baterías de iones de litio, las baterías de sodio tienen una menor densidad energética. Las baterías de litio-azufre son baterías que utilizan azufre como material del electrodo positivo y litio como material del electrodo negativo. Durante el proceso de descarga, el azufre se oxida en iones multivalentes, almacenando carga. Las ventajas incluyen: las baterías de litio-azufre tienen una densidad de energía relativamente alta y, en teoría, pueden alcanzar niveles más altos de almacenamiento de energía; Utilizan elementos baratos de azufre y litio. Las desventajas incluyen: ciclo de vida corto de la batería y número limitado de ciclos de carga y descarga; La batería puede sobrecalentarse y provocar riesgo de incendio. Las baterías de litio-azufre tienen un gran potencial en el campo de la alta densidad de energía y las direcciones de investigación incluyen principalmente mejorar la vida útil, mejorar la seguridad y explorar nuevos materiales de electrodos positivos y negativos. Las baterías de iones de zinc utilizan iones de zinc para carga y descarga. Durante el proceso de carga, el zinc se oxida a iones de zinc y durante el proceso de descarga, los iones de zinc se reducen a zinc metálico. Las ventajas incluyen: el zinc es un material ampliamente disponible, por lo que los costos de fabricación son relativamente bajos; Las baterías de zinc tienen una alta densidad de energía y son adecuadas para baterías desechables y pequeños dispositivos electrónicos. Las desventajas incluyen: Las baterías de zinc pueden tener un ciclo de vida y una estabilidad limitados; son relativamente pesadas en comparación con las baterías de iones de litio. Como tecnología de batería de bajo costo y alta densidad de energía, las baterías de iones de zinc tienen mercados potenciales en escenarios de aplicación específicos. Las investigaciones futuras se centrarán principalmente en mejorar la esperanza de vida y reducir el peso. Una célula solar es un dispositivo semiconductor que convierte la energía de la radiación solar en energía eléctrica y es adecuado para centrales eléctricas y sistemas solares domésticos. Las ventajas incluyen: Las células solares generan energía limpia sin emisiones mediante la utilización de energía solar; La energía solar es un recurso renovable y no se agotará. Las desventajas incluyen: la energía generada por las células solares se reducirá por la noche o en tiempo nublado; Los materiales y procesos para fabricar células solares son relativamente caros. La tecnología de células solares mejora constantemente y las principales direcciones de desarrollo incluyen mejorar la eficiencia de conversión, reducir los costos de fabricación, ampliar los materiales disponibles, etc., para poder utilizarla más ampliamente en diferentes escenarios.
Se puede ver que las baterías como las de iones de litio, las de iones de sodio, las de litio y azufre, las de iones de zinc y las células solares tienen muchas ventajas. Sin embargo, también existen ciertas deficiencias en las aplicaciones prácticas. Para resolver estas deficiencias, algunos investigadores han utilizado compuestos de tungsteno como el ácido de nanotungsteno, el trióxido de nanotungsteno/óxido de tungsteno amarillo, el óxido de tungsteno nanopúrpura, el óxido de tungsteno de niobio, el disulfuro de nanotungsteno, el diseleniuro de nanotungsteno, -nitruro de tungsteno, etc. se utilizan como modificadores para materiales de electrodos positivos y negativos.