《储能技术发展及路线图》组织国内储能领域权威人士编写，包括11章，分别介绍了储能技术学科基础、压缩空气储能、锂离子电池技术及金属锂电池、高温钠电池储能、液流电池储能技术、新型储能电池、铅蓄电池储能技术、电容及**电容储能技术、飞轮储能、抽水蓄能、储热/冷技术等的国内外*进展、存在的关键科学与技术问题及2025年、2050年发展路线图。该书在项目的基础上细化和明确了储能学科的关键科学问题与技术挑战，预测未来的**发展方向、关键技术及其优先程度，具有起点高、权威、**的特色，可为广大开设储能学科的高等院校、科研机构提供学科规划的重要参考和清晰指引，也可以为相关政府部门确定科技支持**领域和创新项目及为科技、人才、资金等创新资源向我国储能产业进行有效集聚提供参考借鉴。

锂离子电池的应用正从消费电子领域逐渐向电动汽车、智能电网、通信基站、绿色建筑等方面发展。因此未来锂离子电池技术的发展方向将呈现出多元化的趋势。对能量密度要求越来越高的消费电子产品将追求高能量密度的极限，电动汽车领域则需要在能量密度与功率密度中进行折中选择，而准求廉价、长寿命的大规模储能领域则要求电芯能够经得起上万次的充放。这一系列新的需求对电芯厂家的技术路线都提出了新的要求，如何适应各种类型电芯的需求，设计出符合客户条件的电芯成为未来电芯厂家需要面对的主要难题。

（1）高能量密度电芯技术

高能量密度锂离子电池技术是未来的核心技术。目前，世界各国都将能量密度的提升作为锂离子电池发展的标志。日本政府早在2009年就提出了高能量密度电池的研发目标，2020年，纯电动汽车用动力电池电芯能量密度为250 W·h/kg，2030年达到500 W·h/kg，2030年以后发展到700 W·h/kg。美国政府USABC在2015年11月将2020年电芯能量密度由原来的220 W·h/kg修订为350 W·h/kg。《中国制造2025》确定的技术目标为到2020年锂离子电池能量密度到300 W·h/kg，2025年能量密度达到400 W·h/kg，2030年能量密度达到500 W·h/kg。

从历史上看，商业锂离子电池能量密度的提高较为缓慢。过去25年，电池能量密度每年提升7.6 W·h/kg，而且是线性稳步提升。按照这一速度，动力电池能量密度从现在的180 W·h/kg提升到400 W·h/kg，还需要28年，也就是说要到2043年。显然，电池发展需要革命性的技术，才能尽快彻底解决能量密度的技术瓶颈。

第1章 储能学科基础1 1.1 储能促进能源可持续发展 1 1.1.1 储能技术与产业的重要性 1 1.1.2 储能是能源互联网的关键技术支撑 4 1.1.3 储能在不同场合的应用 6 1.2 储能技术分类 8 1.2.1 物理储能 8 1.2.2 电化学储能 8 1.2.3 储热和储氢 8 1.2.4 电场储能 9 1.3 储能技术发展现状 10 1.3.1 国际储能产业技术与各国产业政策 11 1.3.2 我国储能技术现状与产业政策 14 1.3.3 储能技术评价准则 18 1.4 储能技术学科的基础科学问题 20 1.4.1 储能过程基础原理 21 1.4.2 储能过程的共性技术 22 1.5 储能产业技术的绿色发展 23 1.6 储能名词与术语 25 1.6.1 电化学储能 26 1.6.2 物理储能 34 1.6.3 储热（冷）技术 37 1.7 储能科学与技术专业本科生培养计划建议 38 1.7.1 培养目标 39 1.7.2 培养要求 39 1.7.3 知识体系 40 1.7.4 学制、学位授予与毕业条件 43 参考文献 43 第2章 锂离子电池技术及金属锂电池45 2.1 国内外发展现状 45 2.1.1 简述 45 2.1.2 锂离子电池的关键材料 47 2.1.3 锂离子电池的电芯、模组及电池包 52 2.1.4 锂离子电池的装备技术 55 2.1.5 锂离子电池的回收利用 56 2.2 锂离子电池关键科学与技术问题及下一代研发方向 68 2.2.1 锂离子电池的下一代关键材料 68 2.2.2 新一代锂离子电池技术 77 2.2.3 下一代金属锂基新电池体系 81 2.3 锂电池未来发展方向与路线图 84 2.3.1 储能用锂电池发展现状与未来前景 84 2.3.2 锂电池未来发展方向 85 参考文献 88 第3章 压缩空气储能技术91 3.1 国内外发展现状 91 3.1.1 发展现状 91 3.1.2 关键科学与技术问题 94 3.1.3 应用领域的现状与问题 97 3.2 未来发展方向预测与展望 100 3.2.1 产业发展方向预测 100 3.2.2 学科未来发展方向预测与展望 102 3.3 国内发展的分析与规划路线图 103 参考文献 104 第4章 液流电池储能技术108 4.1 国外发展现状 108 4.1.1 全钒液流电池 109 4.1.2 锌基液流电池技术 109 4.1.3 有机体系的液流电池技术 110 4.2 国内发展现状 110 4.2.1 全钒液流电池 110 4.2.2 锌基液流电池技术 111 4.3 全钒液流电池的发展现状 112 4.4 全钒液流电池的关键材料 114 4.4.1 电极材料 114 4.4.2 双极板材料 115 4.4.3 电解质溶液 117 4.4.4 离子传导（交换）膜材料 117 4.5 未来发展方向的预测与展望 120 4.6 发展路线图 123 参考文献 124 第5章 高温钠电池126 5.1 概述 126 5.1.1 钠硫电池与钠镍电池 126 5.1.2 高温钠电池材料 130 5.2 高温钠电池发展现状 136 5.2.1 钠硫电池 136 5.2.2 ZEBRA电池 140 5.3 我国高温钠电池发展战略 146 5.3.1 高温钠电池关键科学问题与技术挑战 146 5.3.2 高温钠电池发展方向与路线图 146 参考文献 147 第6章 新概念储能电池149 6.1 概述 149 6.1.1 基于水溶液电解质的离子嵌入型二次电池 150 6.1.2 全固态电池 150 6.1.3 液态金属电池 151 6.1.4 多电子二次电池 152 6.2 发展现状 153 6.2.1 国际发展现状 153 6.2.2 国内发展现状 160 6.3 我国新概念电化学储能体系的关键材料发展战略 165 6.3.1 新概念储能电池的发展目标 165 6.3.2 关键科学问题和技术挑战 167 6.4 新概念储能电池体系的发展方向 169 6.4.1 水系离子嵌入电池的发展方向 169 6.4.2 全固态电池的发展方向 170 6.4.3 液态金属电池的发展方向 171 6.4.4 多电子二次电池的发展方向 171 6.5 发展建议路线图 172 参考文献 173 第7章 铅蓄电池储能技术175 7.1 发展现状 175 7.1.1 概述 175 7.1.2 技术演变 177 7.2 技术方向 180 7.2.1 铅炭电池特性 180 7.2.2 铅炭电池技术发展路线 182 7.2.3 高功率铅酸蓄电池 184 7.2.4 铅酸蓄电池的铅回收技术 186 参考文献 189 第8章 电容及**电容191 8.1 国内外发展现状 192 8.1.1 关键科学与技术问题 192 8.1.2 应用领域的现状与问题 198 8.2 产业领域创新方向与展望 200 8.3 生命周期评价 202 8.3.1 影响**电容器寿命的因素 202 8.3.2 **电容器生命周期评价方法 204 8.3.3 现有生命周期评价方法存在的问题及展望 205 8.4 学科未来发展方向的预测与展望 206 8.5 国内发展的分析与规划路线图 207 参考文献 208 第9章 飞轮储能210 9.1 国内外发展现状 210 9.1.1 概况 210 9.1.2 我国飞轮储能技术研发现状 212 9.1.3 国内外技术水平对比分析 213 9.1.4 应用领域现状 214 9.2 关键科学与技术问题 217 9.2.1 飞轮、轴承与电机关键问题 217 9.2.2 充放电控制及系统技术 220 9.3 学科未来发展方向的预测与展望 221 9.4 飞轮储能技术国内发展的分析与规划路线图 222 参考文献 223 第10章 抽水蓄能技术224 10.1 概述 224 10.1.1 电站结构 224 10.1.2 效益及其作用 226 10.2 国内外研究现状 226 10.3 关键科学与技术问题 228 10.3.1 上、下水库关键技术问题 229 10.3.2 引水管道关键技术问题 230 10.3.3 地下厂房关键技术问题 231 10.3.4 蓄能机组设计及自主制造能力 231 10.4 学科未来发展方向的分析与规划路线图 232 10.4.1 抽水蓄能未来发展方向 232 10.4.2 抽水蓄能规划发展路线图 236 参考文献 237 第11章 储热（冷）技术238 11.1 国内外发展现状 238 11.1.1 显热储热（冷）技术 238 11.1.2 相变储热技术 239 11.1.3 化学储热技术（thermo-chemical energy storage，TCES） 240 11.2 未来发展方向预测与展望 241 11.2.1 产业未来发展方向预测与展望 241 11.2.2 学科未来发展方向预测与展望 246 11.3 国内发展的分析与规划路线图 248 参考文献 251