“十二五”时期，我国储能技术研究及储能项目应用开始受到重视，示范项目快速增长。随着各种储能技术路线的逐渐成熟、储能成本的持续下降以及相关政策的逐步完善，电网对储能的需求有望逐步释放，“十三五”期间将是储能技术逐步开始商业化的阶段。目前，关键材料、制造工艺和能量转化效率是各种储能技术面临的共同挑战，在规模化应用中还要进一步解决稳定、可靠、耐久性问题，一些重大技术瓶颈还需要持之以恒的解决。另外，国内精密材料、高端前沿材料的加工工艺跟美国、日本差距很大，商用产品的开发技术也是短板。
新型储能产业的主要技术瓶颈如下：压缩空气储能中的高负荷压缩机技术，我国尚未完全掌握，系统研发尚处在示范阶段；飞轮储能的高速电动机、高速轴承和高强度复合材料等关键技术尚未突破；化学电池储能中关键材料制备与批量化/规模技术，特别是电解液、离子交换膜、电极、模块封装和密封等与国际先进水平仍有明显差距；超级电容器中高性能材料和大功率模块化技术，以及超导磁储能中高温超导材料等尚未突破。另外，一些新型储能技术的研究和知识产权布局没有得到足够的重视和支持。以下为储能技术的科技攻关方向：
（1）高能量密度锂离子电池材料
随着便携式电子设备、电动交通工具、分布式储能等领域的飞速发展，迫切需要开发具有更高能量密度和更长使用寿命的储能器件，其中锂离子电池是各个国家努力突破的重点方向。如今，小型商品锂离子电池的能量密度可达到200～220W·h/kg，但还不能满足日益增长的各类产品的需求，例如日本对纯电动汽车以及混合动力汽车驱动电池的要求是2030年达到500W·h/kg的能量密度，这显然还有很大的距离，因此开发具有高能量密度的新型锂离子电池材料变得至关重要。
（2）半固态锂电池的电极浆料和隔离层结构技术
半固态锂电池是近年来开发的一种低成本、大容量、长寿命的新型储能电池，有望在电动汽车和电力储能领域发挥重要作用，目前处于基础关键技术研究阶段，其中尤以电极浆料和隔离层的设计以及制备最为重要[11]。如何在电极浆料的悬浮导电性、能量密度和流动性中找到最优平衡点，是半固态锂电池走向应用的必要前提，而如何设计安全可靠、离子通过率高的隔离层结构则是半固态锂电池安全运行的保障，因此有必要对半固态锂电池的电极浆料和隔离层结构进行理论建模和实验研究，解决制约半固态锂电池发展的关键问题。
（3）高压调频电池的双极性集流体
调频的主要目的是保持频率偏移的零稳态误差以及在互联电力系统中对负荷需求具有良好的跟踪能力，所以对于调频电池来说，电池提供瞬时功率的能力和循环寿命更为重要，而双极性高电压电池因取消了传统电池组内的极耳、连接件、汇流排等部件，减少了惰性物质重量，使电池单元之间的电阻能耗更小、电极表面电流和电位分布更加均匀，功率密度也得到很大提高，对于电力系统的调频具有重要意义。双极性集流体是决定高压调频电池性能的关键部件，如何通过双极性集流体的材料选择和结构设计，尤其是集流体边缘密封结构的设计，来防止电池内部因电子、离子短路而造成的电池自放电，以达到有效控制电池单元一致性的目的是目前亟待解决的核心问题。
（4）超级电容器的电极活性材料
超级电容器主要由集流体、电极活性材料、电解质和隔膜等部分组成，其中电极活性材料是影响超级电容器性能和成本的关键因素，开发高能量密度和低成本的电极活性材料一直是超级电容器研究工作的主要内容[12]。如前所述，现有的碳基材料、石墨烯材料、导电聚合物材料、金属氧化物材料等很难兼具以上要求，需要寻找新的电极活性材料以及改进制造工艺和技术，如近年来发展的锂离子混合型超级电容器（又称非对称超级电容器），可以兼具锂离子电池高能量密度和超级电容器高功率密度的优点，有望在储能领域发挥重要作用。(www.xing528.com)
石墨烯材料在改善超级电容器电极特性方面有重大的应用前景，可望为提升超级电容器的储能密度和功率密度等起到重要的作用。
（5）易回收的新型电池结构技术
电池的回收和再利用不仅可以避免电池材料对环境的污染，还可以降低电池的全产业链生产成本。目前锂离子电池的结构设计并不适合低成本回收处理，因此开发易回收的新型电池结构技术具有重要意义，例如锂液流电池和锂浆料电池，浆料储能方式非常有利于电池的回收再处理，将是以后重点发展的储能电池技术方向。
（6）储能材料回收再利用技术
现有储能技术的高成本一直是制约新能源并网、电动汽车等行业发展的一个瓶颈问题，除了研发低成本的储能新材料外，对使用后的储能材料进行回收再利用无疑也是节约资源和降低研发成本的重要一环。例如瑞士的巴特利克公司将旧电池磨碎后送往炉内加热，提取挥发出的Hg和Zn，并将Fe和Mn熔合后炼制锰铁合金，每年可从2000t废电池中加工780t锰铁合金，400t锌合金和3tHg[13]；德国马格德堡近郊区兴建的“湿处理”装置，可以溶解铅蓄电池以外的各类电池，并从溶液中提取各种金属，用这种方式获得的原料比热处理方法纯净，因此在市场上具有更高的售价[14]。
（7）稀有资源可替代材料与技术
锂离子电池是目前发展前景最为明朗的储能电池体系，但随着数码、交通等产业对锂离子电池依赖的加剧，锂资源、钴资源等稀有资源必将面临短缺问题，因此探讨可替代材料与技术变得非常重要。在电池材料方面，开发磷酸铁锂、三元材料等替代材料已经成为新的研究热点；在电池类型方面，近年来兴起的有钠离子电池、铝石墨二次电池、Alfa电池等。钠元素和铝元素在地球上的储量均高于锂元素，很多性质也与锂元素相近，可作为锂的替代材料，但这些新材料面临的一个共同问题是能量密度和循环寿命均低于现有的储锂材料，未来实用化还有很多问题需要解决。虽不是能源行业的主角，但它是不可或缺的重要配角。
储能不仅对常规电网具有调峰调频、增强电网安全稳定运行的能力，也能够提高电力系统的经济运行水平，还是实现可再生能源平滑波动、促进可再生能源大规模消纳和接入的重要手段。同时，它更是分布式能源系统和智能电网系统的重要组成部分，在能源互联网中具有重要作用。因此，加强先进储能技术研究，对于推动我国能源生产和利用方式变革，普及应用可再生能源，调整优化能源结构，构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系具有重要的战略意义。储能应用于电网和新能源领域，可以提供频率调整、负载跟踪、削峰填谷和备供电力等作用。
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