储能电池技术简介
随着我国国民经济的高速发展,能源、资源、环境之间的矛盾日益突出。我国
电力能源生产结构.上存在先天不足,长期以来主要依靠燃煤的火力发电厂, 其
比例超过74% ,远远高于世界平均的29%。由此产生大量化碳、
等污染气体排放,给环境保护带来大压力。力发展以太阳能风能为代表
可再胜能源发电技术,是推进国家能源结构调整,实现可持续发展的必然选
择。除此以外,海洋可再生能源是另一种巨大的可再生能源,主要包括潮汐
能、潮流能、波浪能等。可供利用的海洋能量约为70多亿千瓦,目前全
世界发电能力的十几倍。我国拥有近300平方公里的管辖海域,海岸线约为
32000多公里,近海海洋可再生能源理论装机容量的总和超过20亿千瓦,与我
国风能资源总量基本相当。
然而,无论是太阳能、风能为代表的陆上可再生能源发电,还是海洋能开发过
程,都存在能量密度波动大、不稳定性强,在时间与空间上比较分散,难以高
效利用等问题。依托以上能量发电的二次能源体系,无论是分布式微型电网系
统,还是大规模集中发电与并网系统,都需要对电力质量调控后才能使用。否
则,当这些电源在电力系统中所占比例超过10%以后,对局部电网产生明显冲
击,严重时会引发大规模恶故。因此,发展电力能源转化与储存装备变得
十分必要,尤其是电化学储能技术,可以灵活设计与安装,适给于I业化大规
模制造,呈现出快速发展的趋势。

近年来,***在发展绿色可再生能源发电、智能电网与电动汽车产业过程
中,将具备大规模I业化制造前景的电化学储能技术,如燃料电池、液流电
池、熔融盐电等,作为研究开发的重点方向,投入巨资研究开发。在所有的
储能电池中,都需要用膜材料阻隔电池正负极的氧化剂、还原剂相互渗透,避
免自身氧化还原过程导致的能量损失,同时,膜材料作为固体电解质传导离子
和连通电池内电路。因此，膜材料不再仅仅作为「分离」介质使用,而是作为
新能源储能电池的关键材料发挥***的作用。
现有电化学储能过程大多数采用离子交换膜,其研究开发已有一百多年的历
史。1890 年Ostwald在研究半渗透膜时发现该膜可截留由阴阳离子所构成的电
解质,提出了膜电势理论;1911年Donnan证实了该理论,并相继发展了描述
该过程的Donnan平衡模型。进入20世纪以后,离子交换膜的发展 极为迅速，
并很快发展了对应的膜应用过程。20 世纪70年代,美国杜邦公司开发出了
Nafion膜系列,该系列膜采用磺酸高分子作为制膜原料,化学性质非常稳
定，***实现了离子交换膜在能量储存系统的大规模应用。离子交换
膜和相关膜过程的发展历史。

离子交换膜和相关膜过程发展历史
长期以来的科学研究,使人们关于离子交换膜的认识不断深入,大部分应用
集中在氯碱工业、电渗析、水处理等领域。针对储能电池技术而展开的离子交
换膜分支之- - 质子传导膜的研究相对较少。由于可再生能源发电、智能电网与
电动汽车产业对电池隔膜的迫切需要,引发对该类导电膜的研究浪潮,现有研
究多数集中在氢氧燃料电池、直接燃料电池领域,对应用于液流电池的质
子传导膜的研究尚处于实验研究阶段。
本章在总结这一 领域的研究成果和储能电池基本原理的基础上,阐述储能电池
隔膜的表征方法与测试手段,并组以全钒液流电池为例,说明储能电池的膜材
料需同时满足优良的导电性、阻钒性、稳定性和合理成本等要求。以分子膜
的化学组成与物理结构的演化过程为线索,分别综述为满足以上要求的三类膜
材料,包括Nafion系列膜、非型质子传导膜、纳米尺度孔径的多孔膜。在
归纳现有膜材料化学结构、物理性质与电学性能的基础上,论述高性能质子传
导膜的重点研究方向,展望储能电池膜材料设计与可能的绿色合成技术路线。
11.1.1 储能电池的工作原理
液流电池( redox flow battery )是一 种利用流动的电解液储存电力能源的装
置,它将电能转化为化学能储存在电解质溶液中,适给于大容量储存电能场合
使用。

液流电池技术是电化学储能技术的一-次性进步,将原先储存在固体
电极上的活性物质溶解进入电解液中,通过电解液循环流动供给电化学反应所
需的活性物质。因此,储能容量不再受有限的电极体积限制,可以根据实际需
要独立设计所需储能活性物质的数量,特别适合于大规模电能储存场合使用。
迄今为止，人们已经研究多种双液流电池体系,包括铁铬体系
( Fe3+/Fe2+ Vs Cr3+/Cr2+，1.18V )、全钒体系( V5+/N4+ Vs V3+/V2+,
1.26V)、 钒溴体系( V3+/2+ Vs Br-/CIBr2- , 1.85V)、多硫化钠溴( Br2/Br-
vsS/ S2- , 1.35V )等电化学体系。为了提高能量密度,简化电解液循环设备,
近年来提出沉积型单液流体系,例如,锌/镍体系、化铅/铜体系,以及全铅
双沉积型液流电池和锂离子液流电池概念。
现代意义的液流电池研究始于1974年,国NASA的科学家Thaller , L.H.提
出一种电化学储能装置。在众多的液流电池中,目前只有全钒液流电池(钒电
池)、锌溴液流电池进入实用化示范运行阶段。1986 年,澳大利亚新南威尔士
大学的Maria Skyllas- Kazacos提出全钒液流电池技术原理,使用不同价态钒离
子V( I )/V( m )和V(IV )/V( V )构成氧化还原电对;以石墨毡为电
极,石墨/塑料板栅为集流体;质子传导膜作为电池隔膜;正、负极电解液在充
放电过程中流过电极表面发生电化学反应,可在5~ 50°C温度范围运行。



电池的分类及特性
电池的种类有很多，而现阶段应用比较广泛是铅EAST易事特蓄电池和锂电池；所以本次文章将着重给大家介绍这两种电池。
铅酸（碳）电池
铅酸电池可用于电力系统备用电源、太阳能风能发电储能系统、军事和航海设备备用电源、UPS备用电源，应急照明等
铅炭电池是一种电容型铅酸电池，是从传统的铅酸电池演进出来的技术，它是在铅酸电池的负极中加入了活性碳，能够***提高铅酸电池的寿命。
目前铅酸电池由于其初期成本低，在充放电频次要求较低的项目得到广泛应用，例如通讯的备份电源等。同时由于铅EAST易事特蓄电池能力密度较低，续航时间短，自放电***，循环寿命低等劣势，导致铅EAST易事特蓄电池在能源领域储能应用及电动汽车领域中占比逐渐降低。
锂电池
锂电池由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池，能量高、使用寿命长、重量轻等多种优点，广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统。
磷酸铁锂（LFP）电池三元锂电池（NCM/NCA）电池钴酸锂（LCO）电池
其他锂电池，例如锰酸锂，钛酸锂电池等
动力电池与后备电
动力电池适合长时间放电，应用于电动车电池、光伏储能电池等，但因极板少，化学接触面少，只能在0.1～2C速率下的放电
后备电池停电后的后备供电使用，由于使用情况少，后备电池寿命可达8～10年，UPS就是典型。
锂电池梯次利用
随着汽车电动化的崛起，锂电池使用量大大增加，电动车上退役下来的电池有着70~80%的电量，退役之后的磷酸铁锂动力电池可以作为储能电池使用3~5年。
直接报废并拆解回收的话，1吨磷酸铁锂的回收经济收益在1万元左右。
如果用作梯次利用，比如用于储能电站、通讯等，则收益可达3万~4万元。
***商业化前景！（当然，电池厂家们对此已经足够重视，衍生出回收、租赁等多种合作模式。公司也加入进来，共同***电池产品的利用。）
总结
随着电池成本的降低、电池能量密度、安全性和寿命的提升，储能将迎来更大规模的应用。
从市场来看，、美国、印度、日本、德国、法国、澳大利亚、韩国和英国将成为主要的储能市场。此外，在东南亚、非洲的发展家我们也看到电池储能的快速增长……

随着锂电池技术的发展，锂电池应用在储能领域越来越多，而储能锂电池应用领域也越来越广，但是你可能不知道的是，储能锂电池使用哪种是比较好的呢？因为储能锂电池使用的电芯有磷酸铁锂电池、圆柱钢壳锂离子电池和软包聚合物锂电池这几种，到底哪种比较好呢？
首先从包装上来说，储能锂电池电芯使用有三种，一种是钢壳圆柱形的，一种是方形铝壳，一种是软包铝朔膜的。这三种包装对于同一种类型锂电池来说，在产品设计的固定电池仓空间下，软包锂电池可以做到***轻和电池容量，但是价格则相对就要略贵些，而方形铝壳和圆形钢壳在容量上次之，重量上钢壳最重，对于要求轻量化的产品不是理想的选择。在空间利用率上，软包，钢壳最差。当然在价格上钢壳是的。