中國儲能網(wǎng)訊：新型電化學儲能是支撐我國構建新型電力系統(tǒng)和新型能源體系的重要技術，已成為催生國內(nèi)能源新業(yè)態(tài)、搶占國際戰(zhàn)略新高地的重要領域。2025年2月10日，我國工業(yè)和信息化部等八部門發(fā)布《新型儲能制造業(yè)高質量發(fā)展行動方案》，提出加快鋰電池等成熟技術迭代升級，支持顛覆性技術創(chuàng)新，融合新一代信息技術，實現(xiàn)儲能系統(tǒng)高效集成和精準調(diào)控。本文深入分析新型電化學儲能領域國際戰(zhàn)略布局及關鍵前沿技術進展，提出我國研發(fā)布局建議。
一、戰(zhàn)略布局與政策動態(tài)
近年來，世界主要發(fā)達國家紛紛出臺政策舉措推進新型電化學儲能技術的研發(fā)應用，旨在提高鋰離子電池等現(xiàn)有技術性能、降低應用成本、擴大應用場景，并開發(fā)固態(tài)電池等下一代新型電池技術。
1、積極布局下一代電化學儲能技術研發(fā)，固態(tài)電池、鋰硫電池、液流電池等成為重點方向
美國能源部自2021年發(fā)布《國家鋰電池藍圖2021-2030》[1]以來，持續(xù)推進高能量密度下一代電池技術開發(fā)和創(chuàng)新制造，指出需要重點關注全固態(tài)電池相關的新材料、電極和電池制造方法，并通過Battery500、IONICS、EVs4ALL、Li-Bridge等項目投資超過2億美元（約15億元）資助相關企業(yè)、高校與科研機構開展下一代電池研發(fā)。2025年以來美國能源部已投入2500萬美元推進電池制造技術研發(fā)，包括：鈉離子電池、創(chuàng)新水系有機氧化還原液流電池技術、開發(fā)制造規(guī)模的智能數(shù)字平臺，建立在線生產(chǎn)決策模型、開發(fā)電池檢測平臺，通過實時高分辨率電池形態(tài)監(jiān)測和控制實現(xiàn)電池智能制造等[2]。
歐盟委員會于2025年5月發(fā)布“地平線歐洲”（Horizon Europe）2025年工作計劃，將投入73億歐元專項資金強化歐洲的科研創(chuàng)新引擎。在氣候、能源與交通領域投入11.4億歐元，支持下一代電動汽車電池研發(fā)等清潔能源技術及低碳交通解決方案[3]，其中針對儲能技術計劃投入1.16億歐元[4]。
日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省在2022年頒布新版《蓄電池產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略》[5]，提出加快開發(fā)以全固態(tài)電池為中心的新一代電池、材料和回收利用技術，確保包括鹵代電池、鋅負極電池等新型電池的技術優(yōu)勢，到2030年前后全面實現(xiàn)全固態(tài)電池的實用化。日本在“綠色創(chuàng)新基金”框架下，2022年投入1510億日元啟動“下一代蓄電池和電機開發(fā)”項目[6]，提出將開發(fā)高容量電池（如全固態(tài)電池）及其材料，能量密度提升至當前水平2倍以上，即超過700~800瓦時/升。在2015—2024年間已投資近2000億日元（約100億元）用于全固態(tài)電池的技術開發(fā)。
2、建設本土電池產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈成為戰(zhàn)略關注焦點，涵蓋原材料、裝備制造、回收利用等全鏈條重要環(huán)節(jié)
美國能源部2021年發(fā)布《儲能大挑戰(zhàn)路線圖》[7]，提出將在技術開發(fā)、制造和供應鏈、技術轉化、政策與評估、勞動力培養(yǎng)五大重點領域開展行動，以建立美國在儲能領域的領導地位。隨后，2024年9月宣布投入30億美元用于改造、擴建和新建電池制造設施，用于電池級關鍵礦物加工、電池組件制造、電池組裝和回收等，以增強美國國內(nèi)先進電池和電池材料供應鏈能力[8]。
歐洲電池技術與創(chuàng)新平臺“電池歐洲”（Batteries Europe）和歐洲電池伙伴協(xié)會（BEPA）2024年2月共同發(fā)布《電池戰(zhàn)略研究與創(chuàng)新議程》[9]，明確了歐洲電池研發(fā)與創(chuàng)新的優(yōu)先事項，涵蓋原材料、先進材料、設計、制造、交通應用、固定儲能應用、拆卸與回收等方面，旨在提高歐洲電池產(chǎn)業(yè)鏈的競爭力。
德國聯(lián)邦經(jīng)濟事務和氣候行動部（BMWK）2024年5月發(fā)布第八期能源研究計劃應用能源技術研究資助公告[10]，重點資助研發(fā)從電池單體到全系統(tǒng)的儲能技術，包括優(yōu)化材料、組件和運行策略，提高其效率、性能和壽命，以及電池環(huán)保和回收利用等。
英國商業(yè)貿(mào)易部自2023年發(fā)布《英國電池戰(zhàn)略》[11]以來，強調(diào)發(fā)展電池創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，通過“法拉第電池挑戰(zhàn)賽”加快電池材料開發(fā)[12]、促進化學和材料供應鏈發(fā)展、支持更廣泛的規(guī)模化生態(tài)系統(tǒng)，以實現(xiàn)到2030年構建具有全球競爭力的電池供應鏈。
澳大利亞于2024年5月發(fā)布首個《國家電池戰(zhàn)略》[13]，提出到2035年將澳大利亞打造成為全球具有競爭力的電池和電池材料生產(chǎn)國，打造安全、彈性的電池供應鏈，并加強能源安全。
3、新型電化學儲能技術應用領域不斷拓展，電網(wǎng)規(guī)模長時儲能、交通運輸、航空航天等領域需求旺盛
在電網(wǎng)規(guī)模長時儲能方面，美國清潔能源協(xié)會（ACP）2025年4月宣布，將在2030年前投資1000億美元用于建設新的電池制造工廠和采購“美國制造”的電網(wǎng)級儲能電池[14]。該計劃的目標是實現(xiàn)美國儲能項目100%采用本土電池，以提升能源安全、經(jīng)濟性和供電可靠性。德國聯(lián)邦經(jīng)濟事務和氣候行動部2023年12月發(fā)布《電力儲能戰(zhàn)略》推動德國電力儲能發(fā)展，實現(xiàn)儲能與電力系統(tǒng)的“最佳集成”。英國商業(yè)、能源和工業(yè)戰(zhàn)略部2022年1月發(fā)起長時儲能示范計劃[15]，以促進風、光等波動性可再生能源并網(wǎng)消納。澳大利亞工業(yè)、科學與資源部2024年5月發(fā)布首個《國家電池戰(zhàn)略》，提出將提供17億澳元設立為期10年的“澳大利亞未來制造創(chuàng)新基金”，以促進電網(wǎng)側儲能部署。
交通運輸領域，電動汽車和電動自行車應用不斷普及。歐盟2025年3月發(fā)布《歐洲汽車行業(yè)行動計劃》[16]，以?技術主權構建?（電池原材料自主可控）和?規(guī)則輸出?（本地成分立法）為核心抓手，通過?差異化技術創(chuàng)新?（固態(tài)電池突破）和?生態(tài)協(xié)同?（全產(chǎn)業(yè)鏈合作）實現(xiàn)價值創(chuàng)造到擴張的閉環(huán)。
航空航天、無人機和移動通信基站等領域應用也在不斷拓寬，為經(jīng)濟社會發(fā)展注入新動力。我國近年來重點加快開發(fā)固態(tài)電池、鈉離子電池、氫儲能/燃料電池等新型電池技術，助力低空經(jīng)濟等未來產(chǎn)業(yè)，推動能源電子產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化應用和進步 [17][18][19]。
二、研發(fā)與應用進展
新型電化學儲能技術主要發(fā)展趨勢是高能量密度、長循環(huán)壽命、高安全性、高穩(wěn)定性，重點發(fā)展方向是下一代新型儲能技術、提升電化學儲能核心部件性能及促進退役器件高質量循環(huán)利用。
1、固態(tài)鋰電池
能量密度不斷突破：2024年8月，中國科學院青島生物能源與過程研究所研發(fā)基于硫化鋰正極的高比能長循環(huán)全固態(tài)鋰硫電池，能量密度超過600瓦時/千克[20]。同年9月，韓國首爾國立大學通過在鋰表面構筑一層230納米厚的Mg-W雙親保護層，組裝的貧鋰全固態(tài)電池體積能量密度超過了1100瓦時/升[21]。同年12月，中國科學院大連化學物理研究所開發(fā)出基于脫嵌-轉化耦合反應機制的新型鹵化物LixFeXx+2正極材料，基于該正極材料組裝的全固態(tài)鋰電池能量密度高達912瓦時/千克[22]。2025年1月，美國微宏公司取得全固態(tài)電池技術高運行電壓突破，可在12伏至21伏的高電壓下穩(wěn)定運行，有望實現(xiàn)更高能量密度和更長續(xù)航里程。下一步，該公司將進行全固態(tài)電池的試生產(chǎn)研究[23]。
2、液流電池
離子交換膜穩(wěn)定性突破：2025年4月，中國科學技術大學開發(fā)出一系列陰離子選擇性共價三嗪框架膜，借助該膜，采用氯離子作為載流離子的水系有機氧化還原液流電池可在高電流密度下穩(wěn)定運行，電池性能優(yōu)于現(xiàn)有膜材料所能達到的水平[24]。
能量密度突破：2024年4月，中國科學院大連化學物理研究所使用碘離子和溴離子混合鹵素溶液作為電解液，構建了碘離子到碘單質再到碘酸根的多電子轉移反應，基于此開發(fā)出能量密度達到1200瓦時/升的水系液流電池，在保障安全性的同時，能量密度較傳統(tǒng)水系液流電池提升20~40倍[25]。同年8月，該所首次提出了原位電化學合成策略構建了耐氧性萘醌類活性分子并應用于液流電池，成功實現(xiàn)了千克級有機分子的放大合成[26]。
3、鈉離子電池
能量密度/電池容量突破：2025年2月，復旦大學和上海大學合作，提出了一種串聯(lián)組裝和蝕刻化學方法，通過雙功能調(diào)節(jié)劑將垂直排列的介孔引入導電金屬-有機框架（cMOFs）的微孔中，將微孔通道縮短了兩個數(shù)量級，實現(xiàn)高性能鈉存儲，Na?傳輸速度加快5倍，優(yōu)化后的材料在250庫倫下展現(xiàn)出62毫安時/克的卓越倍率性能[27]。同年5月，北京理工大學通過獨特的液固協(xié)同策略制備了具有均勻枝晶導電碳網(wǎng)絡的Na2.6Fe1.7(SO4)3@C復合正極材料，實現(xiàn)了108.29毫安時/克的高可逆放電比容量和超過400瓦時/千克的質量能量密度，并在-25℃到60℃的寬溫度范圍內(nèi)展現(xiàn)出穩(wěn)定的性能[28]。
4、鋅離子電池
循環(huán)壽命突破：2024年6月，中國科學院合肥物質科學研究院開發(fā)出非犧牲性陰離子型表面活性劑來穩(wěn)定鋅負極，組裝電池的平均庫倫效率高達98.15%，電池的循環(huán)壽命提升了30倍[29]。2025年4月，德國德累斯頓工業(yè)大學通過引入溴化物鹽添加劑，利用Br-/Brn-氧化還原對作為“死硒復活劑”，實現(xiàn)了可逆的六電子Se2?/Se?/Se??轉換反應?；诖酥苽涞腪n||Se電池在50個循環(huán)后保持1246.8毫安時/克的容量[30]。
5、金屬-空氣電池
催化活性突破：2024年6月，清華大學采用大數(shù)據(jù)方法系統(tǒng)建立了面向金屬-空氣電池正極材料的雙功能催化構效關系的“材料基因組”，通過理性設計構筑的復合雙功能催化劑創(chuàng)紀錄實現(xiàn)了電壓差（ΔE）=0.57伏的超高催化活性[31]。
三、我國新型電化學儲能技術布局建議
我國在新型電化學儲能全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)及制造上具有國際競爭優(yōu)勢，市場裝機規(guī)模領先。但在儲能電池機理研究、前沿技術突破、集成系統(tǒng)、改進封裝設計以及應用新材料等方面仍面臨諸多挑戰(zhàn)，在離子傳導膜、電解液、雙極板等關鍵材料制造上距離技術發(fā)達國家有一定差距。為此，建議加強相關基礎研究和核心技術攻關，具體包括：
1、基礎理論
發(fā)展新型電化學能量儲存與轉化機制，開發(fā)服役工況下電化學儲能器件和系統(tǒng)的原位動態(tài)實時表征技術、多尺度大系統(tǒng)模擬優(yōu)化技術，研究電化學儲能器件在寬溫域、柔性條件下的適用性，助力長壽命、低成本、高能量密度、高安全和易回收的新型電化學儲能技術開發(fā)。
2、本體制造
全固態(tài)電池重點開發(fā)寬溫域、兼顧高電導率與化學/電化學穩(wěn)定性的固體電解質材料；新型高價離子多電子轉移正極材料；高容量、高穩(wěn)定性負極材料；電極/電解質形成的固-固界面優(yōu)化；相關材料與電池的設計與規(guī)模化制造技術。鈉離子電池重點開發(fā)綜合性能優(yōu)異的正極、負極和電解質材料。其中正極材料包括層狀過渡金屬氧化物、聚陰離子類化合物等；負極材料包括硬碳材料、鈦基材料；電解質方面發(fā)展高壓、寬溫等高兼容性電解質和非燃電解質提升體系的安全性能。液流電池重點探索低成本、高能量密度的長壽命液流電池新體系；開發(fā)有機系、多電子轉移水系液流電池；開發(fā)高穩(wěn)定性電解液、高選擇性低成本離子傳導膜、高反應活性電極；開展電堆設計及系統(tǒng)模塊集成設計研究等。鋅離子電池重點優(yōu)化材料結構、提升材料性能，顯著增加電池的能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性；創(chuàng)新負極結構設計，減少鋅負極的沉積行為，抑制鋅枝晶的形成；優(yōu)化電解液材料，進一步提升電池的安全性和環(huán)保性能。金屬-空氣電池重點圍繞電極材料設計包括空氣電極的氧電催化材料、金屬電極保護材料、電解質的相態(tài)和添加材料、隔膜的選擇滲透能力。
3、系統(tǒng)集成
重點關注高壓級聯(lián)技術、構網(wǎng)型儲能技術、數(shù)智化和數(shù)字孿生技術等，以提高儲能系統(tǒng)的性能、安全性和運行效率；研究多元儲能系統(tǒng)的集成和協(xié)同運行，優(yōu)化資源配置，提高電力系統(tǒng)的新能源利用率；實施實時監(jiān)測、液冷技術、直冷技術等安全防護措施，以提升儲能系統(tǒng)的安全性和可靠性。
