蓄電池與人類生活息息相關
儲能的表現(xiàn)方式多種多樣，而在日常生活中，最常見的就要首推蓄電池，這個幾乎與電同一時期的重大發(fā)明。1799年，一個偶然的機會，伏特把一塊鋅板和一塊銀板浸在鹽水里，發(fā)現(xiàn)連接兩塊金屬的導線中有電流通過。于是，他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片，平疊起來，用手觸摸兩端時，會感到強烈的電流刺激。伏特用這種方法成功地制成了世界上第一個電池──“伏特電堆”。這個“伏特電堆”實際上就是串聯(lián)的電池組。它成為早期電學實驗，電報機的電力來源。
時光荏苒，伴隨著蓄電池技術的不斷進步，變換了各種形態(tài)的蓄電池已經(jīng)深入到我們日常生活的方方面面，小到電子表、手機、照相機、各種遙控器、剔須刀等，大到醫(yī)院、賓館、超市、電話交換機等場合的應急電源，電動工具、輪椅車、電動汽車、風力發(fā)電站用電池，還有可以滿足各種特殊要求的專用電池等。蓄電池已經(jīng)成為人類社會必不可少的便捷能源。
在數(shù)百年的發(fā)展歷程中，蓄電池走過了鉛酸電池、鎳鎘電池等階段，在這一過程中，由于不可避免的“記憶效應”問題、能量密度較低以及環(huán)保方面的考慮，上述電池的發(fā)展受到制約。與此同時，具有高密度、無“記憶效應”、轉換效率高、重量輕、壽命長、無污染等優(yōu)點的鋰離子電池脫穎而出。鋰離子電池是電極使用鋰材料的充電電池，蓄電能力是鉛酸電池的3至4倍，是混合動力車用鎳氫蓄電池的兩倍。在鋰離子電池的基礎上，又進一步發(fā)展出多種鋰聚合物電池。
大型儲能研發(fā)大勢所趨
進入21世紀，尤其是最近兩三年，隨著新能源動力的走紅，因儲能技術與電力、交通及新能源產(chǎn)業(yè)等密切聯(lián)系，對其關注度也是水漲船高。
無論是太陽能發(fā)電還是風力發(fā)電，可再生能源的開發(fā)利用呈不斷擴大之勢。欣喜之余，問題緊接而至：受到自然條件限制，轉換效率低、輸出穩(wěn)定性差和電力浪費嚴重等問題成為可再生能源發(fā)展的瓶頸。雖說鋰電池在儲能領域有了長足的進步，但多用于手機、筆記本電腦等攜帶裝置，使用的鋰離子電池蓄電量還很小，若作為太陽能發(fā)電的蓄電池還遠遠不夠。據(jù)介紹，家用蓄電池的容量大約需要5千瓦時，相當于手機鋰離子電池的1700倍。
中國科學院院士何祚庥也曾表示，太陽能、風力發(fā)電過程中存在能量貢獻不均的問題，如有太陽照射有能，無太陽照射無能，有風有能，無風無能。而解決這一問題的最好辦法，就是用蓄電池把能量儲存起來。他還進一步講到，美國目前正在建設的、協(xié)調供需的智能電網(wǎng)，其題中應有之意就是要有一個很大的蓄電池體系——大力發(fā)展鋰離子電池且大力發(fā)展以鋰離子蓄電池為基礎的電動車。
在這一背景下，儲能技術，尤其是大型蓄電池的研發(fā)被認為是最有發(fā)展?jié)摿涂臻g的新興產(chǎn)業(yè)之一，并被很多國家提上議程，如美國已向先進電池制造領域提供20億美元的支持。
野村證券金融研究所的有關統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，日美歐研究智能電網(wǎng)的投資到2030年累計將達12510億美元，其中用于蓄電池的開發(fā)費用約占60%。日本國內在這方面的投資到2020年累計將達5萬億日元（約合620億美元）。
中國國際經(jīng)濟交流中心智能電網(wǎng)研究組組長、國際智能電網(wǎng)聯(lián)盟理事會理事武建東也對本報記者表示：“儲能是多種能量智能轉化的體系，具有重要的現(xiàn)實意義，是清潔能源發(fā)展的加速器和決定機制。未來的儲能體系將是一種全新、優(yōu)化的模式，一種是蓄電池為基礎的簡單蓄能；一種是以超導儲能為核心的高密度儲能。”
大型蓄電池正在路上
大規(guī)模儲能最近已成為清潔能源投資的焦點，很多企業(yè)開始積極投身于儲能技術研發(fā)浪潮，將開發(fā)出的蓄電池再進行連接，以變成更大的蓄電池，用于住宅、商店、工廠等建筑，調節(jié)用電峰谷、為電動交通工具充電等。如三菱重工業(yè)公司和九州電力公司把448個組合蓄電池連接起來，成功制成蓄電容量為132千瓦時的大型蓄電池。
三洋電機于3個月前成立了大型蓄電池事業(yè)部，在加西事務所（日本兵庫縣加西市）建成“加西綠色能源工業(yè)園區(qū)”，導入全球超大級別的1.5兆瓦時大型鋰電池系統(tǒng)，并安裝了1000臺由312支18650型鋰離子電池組成的蓄電模組。對于這一大型儲能系統(tǒng)的作用，三洋電機株式會社中國地區(qū)銷售統(tǒng)括負責人中村五男對本報記者表示：“繼太陽能電池、民用二次電池、環(huán)保車輛用二次電池之后，大型蓄電池的研發(fā)具有重要的現(xiàn)實意義。隨著這一示范項目的普及，三洋電機將幫助電力公司存儲波動帶來的峰值電力，平衡發(fā)電負荷，在對可再生能源依賴度較高的未聯(lián)網(wǎng)地區(qū)，三洋大型蓄電系統(tǒng)也能大大提升發(fā)電效率，帶來的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益不可低估。同時，也將為新能源的推廣使用打下良好基礎。”
盡管，目前來看鋰離子電池表現(xiàn)不俗，但是如何將鋰離子電池容量和體積做大的同時又能夠使電池電化學性能和安全性能得到保障，仍需不斷探索。大型蓄電池的研發(fā)尚處在襁褓之中，儲能技術大發(fā)展仍需時日，但是一旦取得歷史性突破，必將帶來電力系統(tǒng)的革命性變化。
