儲能技術(shù)是一項可能對未來能源系統(tǒng)發(fā)展及運行帶來革命性變化的技術(shù)。在眾多儲能技術(shù)中，技術(shù)進步最快的是電化學(xué)儲能技術(shù)。以鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池為主導(dǎo)的電化學(xué)儲能技術(shù)在安全性、能量轉(zhuǎn)換效率和經(jīng)濟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、電動汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展以及智能電網(wǎng)的建設(shè)，儲能技術(shù)成為制約抑或促進能源發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。儲能的本質(zhì)是實現(xiàn)對電能的儲存，在需要的時候釋放出來。目前可再生能源技術(shù)主要有風能、太陽能、水力發(fā)電。它們都存在較大的不可預(yù)測和多變特性，對電網(wǎng)的可靠性造成很大沖擊，而儲能技術(shù)的發(fā)展可有效地解決此問題，使得可再生能源技術(shù)能以一種穩(wěn)定的形式儲存并應(yīng)用。另外，作為未來電網(wǎng)的發(fā)展方向，智能電網(wǎng)通過儲能裝置進行電網(wǎng)調(diào)峰，以增加輸配電系統(tǒng)的容量及優(yōu)化效率。在整個電力行業(yè)的發(fā)電、輸送、配電以及使用等各個環(huán)節(jié)，儲能技術(shù)都能夠得到廣泛的應(yīng)用。

目前的儲能技術(shù)主要包括機械儲能、化學(xué)儲能、電磁儲能和相變儲能。機械儲能主要分為抽水儲能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能，存在的問題是對場地和設(shè)備有較高的要求，具有地域性和前期投資大的特點?；瘜W(xué)儲能是利用化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化電能的裝置，包括電化學(xué)儲能（各類電池）和超級電容器儲能。電磁儲能主要是指超導(dǎo)儲能，主要問題是高的制造成本以及低的能量密度。而變相儲能是通過制冷或者蓄熱儲存能量，儲能效率必然較低。與其它幾種方式相比，電化學(xué)儲能具有使用方便、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。

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

電化學(xué)儲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和重點。表1對這幾種電化學(xué)儲能電池的各項參數(shù)做出了詳細對比。

1、鉛酸電池

鉛酸電池是最早商業(yè)化的儲能電池體系，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電解液體系，當電池處于過充狀態(tài)時會消耗電解液中的水，在正負極分別生成氧氣和氫氣，所以在使用過程中需要定時加水以維持電解液平衡。同時，早期鉛酸電池還存在過充、酸泄露、正極板變形等問題。

到20世紀末，閥控技術(shù)的應(yīng)用為鉛酸電池帶來了重大的技術(shù)突破。閥控鉛酸(VRLA)蓄電池的設(shè)計原理是將一定數(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，當電池過充時可以實現(xiàn)一個內(nèi)部的氧循環(huán)，正極產(chǎn)生的氧氣與負極的海綿狀鉛反應(yīng)，使負極的一部分處于未充滿狀態(tài)，擬制負極氫氣的產(chǎn)生，從而有效地解決電解液流失以及漏酸等問題。閥控鉛酸蓄電池的比能量可以達到35Wh/kg或70Wh/L，同時功率和能量效率分別達到90%以及75%，而每月自放電低于5%，生命周期可以達到8年，充放電循環(huán)1000次。由于鉛酸電池價格便宜、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。

鉛酸電池的市場占有量在蓄電池中高達30%，但由于鉛酸電池正極活性材料軟化脫落、板柵腐蝕、負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重。

近年來，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——鉛碳超級電池，其結(jié)構(gòu)相當于將一個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，與鉛負極分擔充/放電電流，特別是在高倍率電流充/放電時，復(fù)合負極板中的碳首先快速響應(yīng)，能夠減緩大電流對鉛負極板的沖擊，顯著提高了電池的使用壽命(>5000次)。然而超級電池存在的最大問題就是在生產(chǎn)過程中不可避免會帶來重金屬污染，雖然可以通過技術(shù)創(chuàng)新加以抑制，但難以避免由材料本身帶來的環(huán)境問題。