锂离子电池作为电网储能应用还需提升

锂离子电池技术的发展始于Goodenough提出的LixCoO2等嵌锂材料，这种材料已沿用至今，其电化学能量存储取决于锂离子在正负极电极材料中的嵌入和脱嵌，如图1所示。基于上述发现，1991年Sony公司开始了锂离子电池的商业化进程，其开路电压约为3.7V(25℃)，能量密度约为150Ah/kg，功率密度超过200(W·h)/kg。


早期锂离子电池的发展对于移动电子设备的发展起到了很大的推动作用，但是传统的锂离子电池的安全性及成本制约使其应用往往局限于小型的移动电子设备，在很大程度上限制了其在电网储能中的大规模应用。


近年来，锂离子电池的研发重点是发展安全、高效、价格低廉的正极材料来取代LiCoO2体系。20世纪90年代末，Padhi等人合成了一种磷酸铁锂(LiFeP04)的正极材料，首次从材料上降低了锂离子电池的价格，使得锂离子电池在大规模储能领域的应用成为可能。

对于锂离子电池的负极材料，目前使用较多的是石墨。石墨电极容量大、电压高，但其快速充电时由枝晶引发的短路带来了很大的安全隐患。目前正在开发金属及其氧化物等高比能的石墨替代物。

中国的锂离子电池行业起步晚、发展快，占据了一些低端市场，与日本、韩国等相比还有较大的差距。而长寿命、低成本的磷酸铁锂电池在国内的研究和生产发展很快，是目前较有前景的电动车储能技术之一。若能较好地解决系统的安全问题，磷酸铁锂电池也将是电力系统储能的重要候选技术之一。南方电网公司在深圳建设的4 MW储能示范电站就是采用的磷酸铁锂电池。

电化学储能技术在现代电力系统中的重要性不言而喻，特别是对消纳可再生能源具有十分重要的意义。目前发展比较成熟的电化学储能技术中，铅酸电池对环境的影响及其有限的循环寿命制约了其在大规模储能中的应用。新的铅酸电池结构，特别是铅碳超电池等有望成为目前铅酸电池的替代品，从而有效拓展铅酸电池的应用范畴。锂离子电池储能价格较高，其安全性能也一直是一个值得特别关注的问题。

在进一步提高上述电池的性能、降低其储能价格的同时，亟需发展下一代能满足大规模储能应用的电化学储能新体系。处于发展过程中的新型电池储能技术多种多样。