电池是将化学反响发生的能量直接转化为电能的一种假装。具有安稳电压，安稳电流，长期安稳供电，受外界影响很小，并且结构简略，携带便利，充放电操作简便易行，功用安稳牢靠的特征，给现代社会生活带来许多便当。
1800年，意大利科学家伏打（Volta）将不同的金属与电解液触摸做成Volta堆，被以为是人类历史上第一套电源设备。人类先后发明晰铅酸蓄电池、以NH4Cl为电解液的锌—二氧化锰干电池、镉-镍电池、铁-镍蓄、碱性锌锰电池和锂离子电池等。跟着研讨不断深入，近年不断呈现新式电池。
| 燃料电池
燃料电池（Fuel Cell）是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电设备。燃料和空气别离送进燃料电池，电就被美妙地出产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。
氢-氧燃料电池反响原理，是电解水的逆进程。
电极应为：
负极：H2 +2OH-→2H2O+2e-
正极：1/2O2+ H2O 2e-→2OH-
电池反响：H2+ 1/2O2==H2O
燃料电池触及化学热力学、电化学、电催化、资料科学、电力体系及自动操控等学科的有关理论，只要燃料电池本体还不能作业，有必要有一套相应的辅佐体系，包含反响剂供应体系、排热体系、排水体系、电功用操控体系及安全设备等。
燃料电池直接将燃料的化学能转化为电能，没有像一般的火力发电机那样经过锅炉、汽轮机、发电机的能量形状改动，防止中心转化的能量丢失，因而能量转化功率比较高。火力发电和核电的功率大约在30%～40%，而燃料电池电能转化功率能到达45%～60%。别的，燃料电池电站占地面积小，建造周期短，电站功率可根据需求由电池堆拼装，装置地址灵敏，十分便利。燃料电池不管作为会集电站仍是分布式电站，或是作为小区、工厂、大型修建的独立电站都十分适宜。负荷呼应快，作业质量高；燃料电池在数秒钟内就能够从最低功率变换到额定功率。
| 石墨烯电池
石墨烯电池，是运用锂离子在石墨烯外表和电极之间能快速很多络绎运动的特性，开宣布的一种新能源电池。
石墨烯（Graphene）是从石墨材猜中剥离出来、由碳原子组成的只要一层原子厚度的二维晶体。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中别离出石墨烯，证明它能够独自存在，两人也因而一起获得2010年诺贝尔物理学奖。跟着批量化出产以及大尺度等难题的逐步打破，石墨烯的工业化运用脚步正在加快，根据现在已有的研讨成果，最早完结商业化运用的范畴或许会是移动设备、航空航天、新能源电池范畴。
运用石墨烯资料制成的新式电池，尺度和分量均将变小，并且能量贮存密度得到很大进步。更重要的是，它大大缩短了充电时刻，便利了顾客。美国俄亥俄州的Nanotek仪器公司运用锂离子在石墨烯外表和电极之间快速很多络绎运动的特性，开宣布一种新的电池。这种新的电池可把数小时的充电时刻紧缩至短短不到一分钟。剖析人士以为，未来一分钟快充石墨烯电池完结工业化后，将带来电池工业的改造，然后也促进新能源汽车工业的改造。
新式石墨烯电池试验阶段的成功，无疑将成为电池工业的一个新的开展点。电池技能是电动汽车大力推广和开展的最大门槛，而现在的电池工业正处于铅酸电池和传统锂电池开展均遇瓶颈的阶段，石墨烯储能设备的研发成功后，若能批量出产，则将为电池工业甚至电动车工业带来新的改造。
正是看到了石墨烯的运用远景，许多国家纷繁树立石墨烯相关技能研发中心，测验运用石墨烯商业化，进而在工业、技能和电子相关范畴获得潜在的运用专利。欧盟委员会将石墨烯作为“未来新式旗舰技能项目”，树立专项研发方案，未来10年内拨出10亿欧元经费。英国政府也出资树立国家石墨烯研讨所（NGI），力求使这种资料在未来几十年里能够从试验室进入出产线和商场。
我国在石墨烯研讨上也具有共同的优势，从出产视点看，作为石墨烯出产质料的石墨，在我国储能丰厚，价格低廉。别的，批量化出产和大尺度出产是阻止石墨烯大规模商用的最首要要素。运用化学气相堆积法成功制作出了国内首片15英寸的单层石墨烯，并成功地将石墨烯通明电极运用于电阻触摸屏上，制备出了7英寸石墨烯触摸屏。
| 钠硫电池
钠硫电池，是一种以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔阂的二次电池。在必定的作业度下，钠离子透过电解质隔阂与硫之间发生的可逆反响，构成能量的开释和贮存。
一般惯例二次电池如铅酸电池、镉镍电池等都是由固体电极和液体电解质构成，而钠硫电池则与之相反，它是由熔融液态电极和固体电解质组成的，构成其负极的活性物质是熔融金属钠，正极的活性物质是硫和多硫化钠熔盐，因为硫是绝缘体，所以硫一般是填充在导电的多孔的炭或石墨毡里，固体电解质兼隔阂的是一种专门传导钠离子被称为Al2O3的陶瓷资料，外壳则一般用不锈钢等金属资料。
钠硫电池能量密度和转化功率高，是一种能够一起适用于功率型储能和能量型储能的蓄电池，自2003年起，日本和美国相继建造了多个兆瓦级的钠硫电池储能电站。不过钠硫电池的制作比较困难，对电池资料、电池结构要求高，因而制作本钱较高。钠硫电池在运用时对作业条件的要求严苛，有必要保持在300～350℃，需求附加供热设备来保持温度。别的，电池作业的操控也比较困难，例如在线丈量充放电状况不能做到很精确，有必要周期性地进行离线衡量；安全性相对也稍差。因为钠硫电池产品的制作比较困难，现在只要少数的钠硫电池产品现已商业化。前几年，上海市电力公司与中科院上海硅酸盐研讨所联合开宣布大容量钠硫电池，其要害技能和要害工艺已获得重大打破，可是要害配备和工业化出产仍存在巨大间隔，国内钠硫电池储能技能和运用在短期内还很难获得打破。
钠硫电池具有许多特征之处：一个是比能量（即电池单位质量或单位体积所具有的有用电能量）高，其理论比能量为760Wh/Kg。另一个是可大电流、高功率放电。其放电电流密度一般可达200-300mA/cm2，并瞬时刻可放出其3倍的固有能量；再一个是充放电功率高。因为选用固体电解质，所以没有一般选用液体电解质二次电池的那种自放电及副反响，充放电电流功率简直100%。当然，事物总是一分为二的，钠硫电池也有缺乏之处，其作业温度在300-350℃，所以，电池作业时需求必定的加热保温。但选用高功用的真空绝热保温技能，可有用地处理这一问题。
| 空气电池
锂空气电池是一种用锂作阳极，以空气中的氧气作为阴极反响物的电池。
放电进程：阳极的锂开释电子后成为锂阳离子（Li+），Li+穿过电解质资料，在阴极与氧气、以及从外电路流过来的电子结合生成氧化锂（Li2O）或许过氧化锂（Li2O2），并留在阴极。锂空气电池的开路电压为2.91 V。
新式锂空气电池在空气中以0.1A/g的放电率进行放电时，放电能约为9000mAh/g。曾经的锂空气电池的放电能仅为700～3000mAh/g，能够说完结了能的大幅添加。别的，充电能也到达约9600mAh/g。假如运用水溶液替代水溶性凝胶，便可在空气中接连放电20天，其放电能约为50000mAh/g，比本来约高10倍。因为锂空气电池的能量原本就比锂离子电池约高10倍，因而运用新技能后共比锂离子电池约高100倍。
尽管锂空气电池有显着长处，但缺陷也很杰出，间隔大规模商业化还有必定间隔。电池的反响产品过氧化锂及反响中心的产品超氧化锂都有较高的反响活性，会分化电解液，因而几个充放电循环后电池电量就会急剧下降，电池寿数较短；因为过氧化锂导电功用差，充电时很难分化，需求很高的充电电压，这还会导致分化电解液及碳电极等副作用。放电时，过氧化锂会阻塞多孔碳电极，导致放电提前结束；充电时，锂金属负极外表会呈树枝状向正极成长，终究或许导致短路，存在安全隐患；锂金属与空气中的水蒸气、氮气、二氧化碳都会发生反响，导致负极资料耗费，终究使电池失效。
| 飞轮电池
飞轮电池是20世纪90年代提出的新概念电池，它打破了化学电池 的约束，用物理方法完结储能。
飞轮电池中有一个电机，充电时该电机以电动机方式作业，在外电源的驱动下，电机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电池“充电”添加了飞轮的转速然后增大其功用；放电时，电机则以发电机状况作业，在飞轮的带动下对外输出电能，完结机械能（动能）到电能的转化。当飞轮电池宣布电的时，飞轮转速逐步下降，转速极高（高达200000r/min，运用的轴承为非触摸式磁轴承。据称，飞轮电池比能量可达150W ·h/kg，比功率达5000-10000W/kg，运用寿数长达25年，可供电动汽车行进500万公里。美国飞轮体系公司已用最新研发的飞轮电池成功地把一辆克莱斯勒LHS轿车改成电动轿车，一次充电可行进 600km，由停止到96km/h加快时刻为6.5秒。
“飞轮”这一储能元件，已被人们运用了数千年，首要是运用它的惯性来均衡转速和闯过“死点”，因为它们的作业周期都很短，每旋转一周时刻缺乏一秒钟，在这样短的时刻内，飞轮的能耗是能够疏忽的。现在想运用飞轮来均衡周期长达12~24小时的能量，飞轮自身的能耗就变得十分杰出了。能耗首要来自轴承冲突和空气阻力。人们曾经过改动轴承结构，如变滑动轴承为滚动轴承、液体动压轴承、气体动压轴承等来减小轴承冲突力，经过抽真空的方法来减小空气阻力，轴承冲突系数已小到10-3。即使如此细小，飞轮所储的能量在一天之内仍有25%被丢失，仍不能满意高效储能的要求。
近年来，飞轮储能技能获得打破性发展是根据下述三项技能的飞速开展：一是高能永磁及高温超导技能的呈现；二是高强纤维复合资料的面世；三是电力电子技能的飞速开展。
超导磁悬浮原理是这样的：当咱们将一块永磁体的一个极对准超导体，并挨近超导体时，超导体上便发生了感应电流。该电流发生的磁场刚好与永磁的磁场相反，所以二者便发生了斥力。因为超导体的电阻为零，感生电流强度将保持不变。若永磁体沿笔直方向挨近超导体，永磁体将悬空停在自身分量等于斥力的方位上，并且对上下左右的搅扰都发生抗力，搅扰力消除后仍能回到本来方位，然后构成安稳的磁悬浮。若将下面的超导体换成永磁体，则两永磁体之间在水平方向也发生斥力，故永磁悬浮是不安稳的。
运用超导这一特性，咱们能够把具有必定质量的飞轮放在永磁体上边，飞轮兼作电机转子。当给电机充电时，飞轮增速储能，变电能为机械能；飞轮降速时放能，变机械能为电能。飞轮储能巨细除与飞轮的质量（分量）有关外，还与飞轮上各点的速度有关，并且是平方的联系。因而进步飞轮的速度（转速）比添加质量更有用。但飞轮的转速受飞轮自身资料约束。转速过高，飞轮或许被强壮的离心力撕裂。故选用高强度、低密度的高强复合纤维飞轮，能贮存更多的能量。现在选用的碳纤维复合资料，其轮缘线速度可达1000米/秒，比子弹速度还要高。正是因为高强复合资料的面世，飞轮储能才进入实用阶段。
