（1）材料技術(shù)

 

　　電池核心材料包括正極材料、負極材料和電解質(zhì)材料，附屬材料還包括隔膜、集流體和電池殼體材料等。在過去的三十年里，鋰離子電池材料的研發(fā)主要集中在提升材料的能量密度、循環(huán)壽命和安全性能，開發(fā)低成本的材料制備技術(shù);液流電池材料的研發(fā)主要集中在電解液和隔膜材料的改性。2006年鉛酸電池領(lǐng)域開始了負極鉛膏中碳材料添加劑的選擇與改性，以發(fā)展儲能用長壽命鉛炭電池。

 

　　縱觀儲能電池技術(shù)的研究歷史，雖然材料的進步能夠帶來電池性能的顯著改善，但能夠有實際效果的材料創(chuàng)新進程其實非常緩慢。尤其是實驗室論文報道的材料性能，并不等同于實際電池的性能，兩者之間往往有相當?shù)牟罹?。因此電池材料雖然很關(guān)鍵，但并不是電池技術(shù)研究的全部。目前儲能領(lǐng)域技術(shù)工程類項目的立項過于看重了實驗室的材料論文研究工作，忽視了與實際應用場景的對接，造成了科研工作與產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求之間較大的脫節(jié)，應予以足夠重視。

 

　?。?）結(jié)構(gòu)技術(shù)

 

　　并非所有的電池都可以稱為儲能電池，系統(tǒng)功率在1KW量級以上的，可以稱為儲能電池;系統(tǒng)功率≥1MW，用于儲能電站的電池稱為電力儲能電池。

 

　　儲能電池結(jié)構(gòu)技術(shù)包括電池單體內(nèi)部結(jié)構(gòu)技術(shù)和外部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)。與小型的消費類電子產(chǎn)品用電池不同，儲能電池的結(jié)構(gòu)更為復雜，具有系統(tǒng)串并聯(lián)的要求和大功率大容量的特點。

 

　　現(xiàn)有儲能和動力鋰電池是由手機電池等微小型鋰離子電池發(fā)展而來的，無論是圓柱型還是方型電池，從內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看，所有類型的鋰電池內(nèi)部采用的都是粘接的薄膜電極結(jié)構(gòu)，這給儲能用鋰電池性能一致性的設計帶來了根本性的結(jié)構(gòu)難題。另外，當電池報廢回收時，只能把粘接電極全部粉碎，內(nèi)部破碎的鋁箔、銅箔材料以及Co、Li元素等需要重新用冶金方式回收，導致回收成本高，并存在酸堿廢液污染處理的風險。因此，儲能用鋰電池的結(jié)構(gòu)設計有必要借鑒融合鉛酸電池、液流電池等大型電池的結(jié)構(gòu)思路，由容易出問題的“嬌小富貴”轉(zhuǎn)變?yōu)榘踩煽康?ldquo;傻大笨粗”，從而適合大電流大功率的儲能應用場景。

 

　　未來大型儲能電池的研發(fā)還需要考慮電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部結(jié)構(gòu)的融合設計。對于電力儲能而言，應用端客戶關(guān)心的是系統(tǒng)成本、系統(tǒng)效率、系統(tǒng)壽命和系統(tǒng)安全性，而不關(guān)心單體電池的能量密度或單體電池的循環(huán)壽命。因此，作為電池技術(shù)研發(fā)端，應主動考慮單體內(nèi)部與系統(tǒng)外部結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新融合，通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)的顛覆設計，減輕外部系統(tǒng)面臨的成本和安全性壓力。這將是未來儲能電池結(jié)構(gòu)技術(shù)研究的一個重要方向。

 

　?。?）制造技術(shù)

 

　　儲能電池制造技術(shù)與電池結(jié)構(gòu)設計密切相關(guān)。儲能電池系統(tǒng)的串并聯(lián)特性要求電池必須具備較好的一致性，因此生產(chǎn)工藝的智能管控尤為重要。如何用低成本的裝備和工藝制造高性能的儲能電池？這是一個矛盾問題，也是目前儲能電池制造技術(shù)開發(fā)的關(guān)鍵問題。

 

　　現(xiàn)有的鋰離子電池生產(chǎn)工藝是從過去磁帶制造工藝過渡而來的，以適應電池薄膜涂覆極片的精度要求，加之電池產(chǎn)品型號五花八門，缺乏規(guī)范，導致了電池生產(chǎn)過程的材料利用率低、產(chǎn)品合格率低、設備運轉(zhuǎn)率低、制造成本高。因此，未來需要結(jié)合電池結(jié)構(gòu)的顛覆設計，從根本上降低儲能電池生產(chǎn)工藝的復雜度和生產(chǎn)設備的參數(shù)要求，同時推進大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與儲能電池生產(chǎn)設備和制造工藝的融合發(fā)展，通過智能制造升級，規(guī)范制造工藝標準，嚴格控制產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品終檢效率，降低儲能電池的制造成本。

 

　　（4）應用技術(shù)

 

　　儲能電池應用技術(shù)主要指BMS、PCS和EMS。BMS（電池管理系統(tǒng)）是電池本體與應用端之間的紐帶，主要對象是二次電池，目的是提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過度充電和過度放電。PCS（電池儲能系統(tǒng)能量控制裝置）是與儲能電池組配套，連接于電池組與電網(wǎng)之間，把電網(wǎng)電能存入電池組或?qū)㈦姵亟M能量回饋到電網(wǎng)的系統(tǒng)。EMS（能量管理系統(tǒng)）是現(xiàn)代電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)總稱，包括：計算機、操作系統(tǒng)和EMS支撐系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視、自動發(fā)電控制與計劃、網(wǎng)絡應用分析。

 

　　目前很多儲能示范項目的落地是由電池生產(chǎn)供應商與電網(wǎng)公司直接對接，并且缺乏責任認定標準和應用技術(shù)標準，這給后期的系統(tǒng)運維和可能的事故認定帶來難題。未來應該會出現(xiàn)以應用技術(shù)開發(fā)為核心的獨立的儲能電池系統(tǒng)應用服務商，負責儲能系統(tǒng)的設計規(guī)劃、租賃運維和報廢回收，并與保險公司合作，承諾負責系統(tǒng)的使用壽命和運行安全。

 

　　（5）修復技術(shù)

 

　　儲能電池的修復技術(shù)包括電池系統(tǒng)的電氣維修技術(shù)和在線再生技術(shù)。前者包括環(huán)境腐蝕修護、電氣絕緣老化檢測、電連接檢測、溫度壓力傳感維護和電池巡檢技術(shù)等，后者是針對新型儲能鋰電池提出的新的技術(shù)方向。因為理論上講，除了電池活性顆粒內(nèi)部晶格紊亂問題以及集流體的腐蝕脫落問題，儲能鋰電池的其它界面問題都有可能通過在線再生的方式進行維護延壽。當電池使用一段時間后，可以通過正負極材料表面SEI膜原位修復、電解液的補充和更換等方式對電池性能進行再“激活”，延長儲能鋰電池的實際日歷使用壽命。例如，鋰漿料電池的漿料厚電極形態(tài)賦予了其在使用期進行在線再生的可能性。

 

　?。?）回收技術(shù)

 

　　任何電池都有使用壽命的期限。消費類小型電池目前國內(nèi)的使用總量有幾億只，且大多數(shù)體積較小，廢電池利用價值較低，加上使用分散，絕大部分被當作生活垃圾處理，存在污染隱患。報廢后的儲能電池不可能像消費類小型電池一樣丟棄于環(huán)境中，必須做回收再生處理。

 

　　儲能電池的回收技術(shù)包括廢舊電池的更換處理技術(shù)、安全運輸技術(shù)、回收處理技術(shù)和資源再利用技術(shù)。目前，鉛酸電池的回收再生技術(shù)比較成熟，但存在不規(guī)范回收環(huán)節(jié)的污染風險。鋰電池的回收流程和技術(shù)還不成熟，需要與材料技術(shù)和結(jié)構(gòu)技術(shù)相結(jié)合，發(fā)展方便回收再生的新型儲能電池技術(shù)，在產(chǎn)品設計方面加以創(chuàng)新改進，從生產(chǎn)端提前考慮電池回收處理的環(huán)節(jié)，以實現(xiàn)儲能鋰電池產(chǎn)業(yè)的資源可持續(xù)發(fā)展，這一點具有重要的戰(zhàn)略意義。