儲(chǔ)能技術(shù)是一項(xiàng)可能對(duì)未來(lái)能源系統(tǒng)發(fā)展及運(yùn)行帶來(lái)革命性變化的技術(shù)。在眾多儲(chǔ)能技術(shù)中，技術(shù)進(jìn)步最快的是電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)。以鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池為主導(dǎo)的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)在安全性、能量轉(zhuǎn)換效率和經(jīng)濟(jì)性等方面均取得了重大突破，極具產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。介紹了鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池以及液流電池的電化學(xué)反應(yīng)原理、體系特點(diǎn)和各材料的發(fā)展現(xiàn)狀。

隨著全球可再生能源的普及應(yīng)用、電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展以及智能電網(wǎng)的建設(shè)，儲(chǔ)能技術(shù)成為制約抑或促進(jìn)能源發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。儲(chǔ)能的本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的儲(chǔ)存，在需要的時(shí)候釋放出來(lái)。目前可再生能源技術(shù)主要有風(fēng)能、太陽(yáng)能、水力發(fā)電。它們都存在較大的不可預(yù)測(cè)和多變特性，對(duì)電網(wǎng)的可靠性造成很大沖擊，而儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展可有效地解決此問(wèn)題，使得可再生能源技術(shù)能以一種穩(wěn)定的形式儲(chǔ)存并應(yīng)用。另外，作為未來(lái)電網(wǎng)的發(fā)展方向，智能電網(wǎng)通過(guò)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)峰，以增加輸配電系統(tǒng)的容量及優(yōu)化效率。在整個(gè)電力行業(yè)的發(fā)電、輸送、配電以及使用等各個(gè)環(huán)節(jié)，儲(chǔ)能技術(shù)都能夠得到廣泛的應(yīng)用。

目前的儲(chǔ)能技術(shù)主要包括機(jī)械儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能和相變儲(chǔ)能。機(jī)械儲(chǔ)能主要分為抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能，存在的問(wèn)題是對(duì)場(chǎng)地和設(shè)備有較高的要求，具有地域性和前期投資大的特點(diǎn)?；瘜W(xué)儲(chǔ)能是利用化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化電能的裝置，包括電化學(xué)儲(chǔ)能（各類電池）和超級(jí)電容器儲(chǔ)能。電磁儲(chǔ)能主要是指超導(dǎo)儲(chǔ)能，主要問(wèn)題是高的制造成本以及低的能量密度。而變相儲(chǔ)能是通過(guò)制冷或者蓄熱儲(chǔ)存能量，儲(chǔ)能效率必然較低。與其它幾種方式相比，電化學(xué)儲(chǔ)能具有使用方便、環(huán)境污染少，不受地域限制，在能量轉(zhuǎn)換上不受卡諾循環(huán)限制、轉(zhuǎn)化效率高、比能量和比功率高等優(yōu)點(diǎn)。

自1859年勒克朗謝發(fā)明鉛酸蓄電池以來(lái)，代表電化學(xué)儲(chǔ)能的各類化學(xué)電池始終朝著高容量、高功率、低污染、長(zhǎng)壽命、高安全性方向發(fā)展，涉及各種形式的儲(chǔ)能體系，成為儲(chǔ)能領(lǐng)域中最重要的組成部分。

電化學(xué)儲(chǔ)能主要包括鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池、釩液流電池、鋅空氣電池、氫鎳電池、燃料電池以及超級(jí)電容器，其中鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池和液流電池是研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。表1對(duì)這幾種電化學(xué)儲(chǔ)能電池的各項(xiàng)參數(shù)做出了詳細(xì)對(duì)比。

1、鉛酸電池

鉛酸電池是最早商業(yè)化的儲(chǔ)能電池體系，其主要由及其制成，是硫酸溶液。鉛酸電池狀態(tài)下，主要成分為，主要成分為鉛；放電狀態(tài)下，正負(fù)極的主要成分均為。用化學(xué)反應(yīng)方程式表示為：

早期的鉛酸電池都采用流動(dòng)電解液體系，當(dāng)電池處于過(guò)充狀態(tài)時(shí)會(huì)消耗電解液中的水，在正負(fù)極分別生成氧氣和氫氣，所以在使用過(guò)程中需要定時(shí)加水以維持電解液平衡。同時(shí)，早期鉛酸電池還存在過(guò)充、酸泄露、正極板變形等問(wèn)題。

到20世紀(jì)末，閥控技術(shù)的應(yīng)用為鉛酸電池帶來(lái)了重大的技術(shù)突破。閥控鉛酸(VRLA)蓄電池的設(shè)計(jì)原理是將一定數(shù)量的電解液吸收在極片和隔板中，以此增加負(fù)極吸氧能力，阻止電解液損耗，使電池能夠?qū)崿F(xiàn)密封。在密封體系中，當(dāng)電池過(guò)充時(shí)可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)內(nèi)部的氧循環(huán)，正極產(chǎn)生的氧氣與負(fù)極的海綿狀鉛反應(yīng)，使負(fù)極的一部分處于未充滿狀態(tài)，擬制負(fù)極氫氣的產(chǎn)生，從而有效地解決電解液流失以及漏酸等問(wèn)題。閥控鉛酸蓄電池的比能量可以達(dá)到35Wh/kg或70Wh/L，同時(shí)功率和能量效率分別達(dá)到90%以及75%，而每月自放電低于5%，生命周期可以達(dá)到8年，充放電循環(huán)1000次。由于鉛酸電池價(jià)格便宜、構(gòu)造成本低、可靠性好、技術(shù)成熟，已廣泛應(yīng)用于汽車蓄電池以及各類備用電源。

鉛酸電池的市場(chǎng)占有量在蓄電池中高達(dá)30%，但由于鉛酸電池正極活性材料軟化脫落、板柵腐蝕、負(fù)極活性材料不可逆硫酸鹽化，導(dǎo)致其循環(huán)壽命較短，在高溫條件下更為嚴(yán)重。

近年來(lái)，以碳作為鉛酸電池活性物質(zhì)載體可大大提高其比能量和比功率。這種電池的原型——鉛碳超級(jí)電池，其結(jié)構(gòu)相當(dāng)于將一個(gè)雙電層電容器與傳統(tǒng)的鉛酸電池并聯(lián)使用，使鉛碳電池兼具了傳統(tǒng)鉛酸電池的高能量和電容器的高比功率。由于碳能夠起緩沖器的作用，與鉛負(fù)極分擔(dān)充/放電電流，特別是在高倍率電流充/放電時(shí)，復(fù)合負(fù)極板中的碳首先快速響應(yīng)，能夠減緩大電流對(duì)鉛負(fù)極板的沖擊，顯著提高了電池的使用壽命(>5000次)。然而超級(jí)電池存在的最大問(wèn)題就是在生產(chǎn)過(guò)程中不可避免會(huì)帶來(lái)重金屬污染，雖然可以通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新加以抑制，但難以避免由材料本身帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題。