在转变发展方式、发展低碳的要求下，新能源的发展拥有着广阔的前景。但新能源、智能电网、电动，这未来三大新兴产业的发展瓶颈都指向了同一项技术——储能技术。这促使越来越多的企业和研究人士把目光投向储能技术。

在研究者看来，储能技术的突破或将能够缓解不同电力之间的利益之争，推动新能源产业的快速发展，更重要的是能够高效利用清洁能源，改变我国能源构成比例，促进节能减排。

由此，本周刊特意开设“储能专栏”，旨在探讨储能技术在我国的研发和产业化还面临着哪些困境。本期推出我国化学储能的研究进展。

一场新能源革命正如火如荼的进行，但其中扮演“桥梁”角色的储能技术还远未达到产业化水平，使得新能源领域的各个“主角”仍不能大举进入百姓家庭。

虽然储能技术水平有限，但储能形式却是多种多样。而这其中谁又能率先以成熟的技术抢占市场，获得众人青睐,成为享用“大蛋糕”的第一人？

储能技术分为物理储能和化学储能两种方式，《科学时报》了解到，钠硫电池、液硫电池和锂离子电池成为目前化学储能中较为主流的三种技术。

钠硫电池：最经济适用的储能方法之一

“钠硫储能电池是目前最经济实用的储能方法之一。”上海硅酸盐所所长罗宏杰对钠硫电池作出上述称赞。

钠硫电池以钠和硫分别用作阳极和阴极，Beta-氧化铝陶瓷同时起隔膜和电解质的双重作用。“钠硫电池的工作温度为250℃~350℃，具有高的比功率和比能量、低原材料成本和制造成本、高的温度稳定性以及无自放电等优势。”中科院上海硅酸盐所能源材料研究中心主任、上海钠硫电池研制基地技术总工程师温兆银对《科学时报》介绍说。

他详细介绍道，首先，钠硫电池的理论比能量高，达到760Wh/kg，实际数值也已大于100Wh/kg，是铅酸电池的3～4倍；其次，可大电流、高功率放电，放电电流密度一般可达200~300mA/cm2，瞬间可放出其3倍的固有能量；第三，由于采用固体电解质，所以没有通常采用液体电解质二次电池的自放电及副反应，充放电电流效率几乎达到100％。

上世纪80年代末～90年代初开始，国外重点发展钠硫电池作为固定场合下（如电站储能）应用，并越来越显示出其优越性。如日本东京电力公司TEO和NGK公司开发钠硫电池，其应用目标瞄准电站负荷调平（即起削峰平谷作用，将夜晚多余的电存储在电池里，到白天用电高峰时再从电池中释放出来）、U应急及瞬间补偿电源等，并于2002年开始进入商品化实施阶段，已建成世界上最大规模（8MW）储能钠硫电池装置，但其技术和生产装备完全保密。

 “国内只有上海硅酸盐所具有钠硫电池工程化研究能力。”温兆银表示，目前我国也开始产业化运作，前景较为明朗。

2007年，中国科学院上海硅酸盐研究所通过与上海市电力公司合作，成功研制出具有自主知识产权的容量为650Ah的钠硫储能单体电池，使我国成为继日本之后世界上第二个掌握大容量钠硫单体电池核心技术的国家。据悉，现已建成2兆瓦大容量钠硫单体电池中试生产示范线和800千瓦时钠硫储能示范电站的成功运行，标志着钠硫储能电池已基本具备产业化条件。

不过，温兆银坦言，钠硫电池制造成本还需降低，安全性方面也需提高。

液流电池：大规模高效储能首选技术之一

20世纪80年代，我国开始进行液流储能电池的基础研究工作。从2000年开始，以中国科学院大连化学物理研究所为代表的研究单位大举进入液流电池研究领域，使得中国液流储能电池技术进入了发展的“快车道”。

国际上液流电池代表品种主要有3种，即锌溴电池、多硫化钠/溴电池及全钒电池（VRB）。

据中国科学院大连化学物理所研究员、大连融科储能技术发展有限公司副总经理兼总工程师张华民介绍，锌/溴液流电池具有较高的能量密度（可以达到70Wh/kg），且材料成本较低，但目前循环寿命较短，且溴具有毒性和腐蚀性，不适合大规模储能使用。多硫化钠/溴电池也具有材料成本低的优点，但由于正负极电解液互串引起的容量和性能衰减以及溴的毒性和腐蚀性等问题难以解决，目前国内外多硫化钠/溴体系液流储能电池的规模放大工作处于停滞状态。

在张华民看来，全钒液流储能电池具有能量转换效率高、循环寿命长、蓄电容量大、选址自由、可深度放电、系统设计灵活、安全、维护费用低等优点，特别是充放电循环寿命长是其他任何电池无法比拟的。“在风能发电并网等规模储能场合具有明显的优势，是大规模高效储能技术的首选技术之一。”张华民强调。

钒电池中电能以化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中。钒电池通过更换电池模块，电解液和储能罐可以反复使用，预计寿命可以达到15年以上。同时，钒电池的充放电效率约为75%。“电池的输出响应很快，可以在几个毫秒内完成从零功率到满功率输出。”张华民指出。

2008年，大连化物所与大连博融产业投资有限公司合作成立大连融科储能技术发展有限公司，专门从事液流储能电池工程化和产业化开发。目前在全钒液流储能电池关键材料、系统集成、测试方法及应用示范等方面取得一系列进展。

首先，融科储能公司已掌握了百千瓦级自主知识产权的全钒液流储能电池系统设计、集成技术。建成年产能300MWh的全钒液流储能电池电解液生产线和产能100MW的双极板生产线，开发出输出功率为22kW的电池单模块，集成出输出功率为260kW、储能容量为1MW的电池系统。

其次，在决定电池性能和成本的核心组件离子交换膜材料方面，融科储能公司在国际上率先开发出高离子选择性、低成本的离子交换膜。“解决了全钒液流储能电池产业化的瓶颈，率先实现关键材料和核心部件的全国产化。”张华民说。

另外，通过寿命加速试验对自主研发的2kW全钒液流储能电池耐久性进行考察。自2007年7月6日开始运行以来，已无故障、连续运行1100多天，累计运行时间近2.8万小时，实现充/放电循环8100多次，目前仍在继续运行。

与此同时，2009年7月张华民团队还在西藏自治区成功安装一套“太阳能光伏系统与5kW/50kWh液流储能电池联合供电系统”，进行示范应用。该系统已无人值守,平稳运行1年多，稳定性得到充分验证。

“全钒液流储能电池优异的可靠性与稳定性为其工程化和产业化开发奠定了基础。”张华民说。

锂离子电池：新能源车首选电池

1991年前后，中国开始涉足锂电行业。而此时的日本是研究锂电池最耀眼的国家。上世纪90年代末期，由于锂电行业100%的利润诱惑，大量公司通过技术仿造开始了锂电生意。随着中国手机产业的兴起，锂电行业迎来春天。

“从锂电池的研发来看，我国起步并不晚，最早在材料领域就有一个储能材料专项，当时锂二次电池就已经纳入国家‘863’计划。”中国工程院院士、中国科学院物理所研究员陈立泉曾在接受《科学时报》采访时说，我国锂离子电池研究的起步和国外差不多。

所谓锂离子电池，是指由电池的正极提供锂源，电池中没有金属锂，完全是锂离子状态。它跟锂电池最大的区别是，锂电池的锂源是金属锂，由电池的负极提供锂源。

由于技术与成本等问题，锂离子电池一直停留在小型电池的使用领域中，随着锂离子电池的关键材料技术以及电池技术迅速进展，用于交通工具、电工工具、照明用电池、电动船领域的大型电池和电池组开始走进老百姓生活。

目前，可以用作电动车电池领域的大型电池主要有阀控铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池和锂离子二次电池，铅酸电池和镍氢电池应用尤为广泛。但从电化学性能来看，锂离子二次电池具有独特的应用优势，二次电池质量比能量达到120Wh/kg以上，循环寿命在1000次以上，能量密度是铅酸和镍氢电池的2～3倍。锂离子电池不含有毒重金属元素，且回收简单。

不过，锂离子动力电池成组应用技术，已成为制约其推广应用和产业发展的关键。与此同时，安全性、高温循环性、使用寿命、制造成本等也都是制约锂离子电池产业发展的因素。

虽然我国已是仅次于日本的锂离子电池生产大国，但并不是强国，在全球的锂离子电池产业链中仍处于中低端。

目前，国内锂离子电池行业的生产企业规模小、技术含量低、产品相对单一，能够提供生产锂离子电池系列产品的综合性企业较少。同时，国内企业蜂拥而至，企图在该领域分得一杯羹，也导致整个行业的健康发展受到挑战。

专家认为，当前我国锂离子电池技术跟国外先进技术的差距主要在于原材料的质量、设备，以及技术工人的素质。同时，核心材料如隔膜以及电池的性能方面也存在着差距。那些没有大量资金投资购买设备和优质原材料的企业，往往无法生产出质量可靠的动力锂离子电池。