鈉硫電池能量密度和轉(zhuǎn)換效率高，是一種能夠同時(shí)適用于功率型儲(chǔ)能和能量型儲(chǔ)能的蓄電池，自2003年起，日本和美國(guó)相繼建設(shè)了多個(gè)兆瓦級(jí)的鈉硫電池儲(chǔ)能電站。不過(guò)鈉硫電池的制造比較困難，對(duì)電池材料、電池結(jié)構(gòu)要求高，因此制造成本較高。鈉硫電池在使用時(shí)對(duì)運(yùn)行條件的要求苛刻，必須維持在300～350℃，需要附加供熱設(shè)備來(lái)維持溫度。另外，電池運(yùn)行的控制也比較困難，例如在線測(cè)量充放電狀態(tài)不能做到很準(zhǔn)確，必須周期性地進(jìn)行離線度量；安全性相對(duì)也稍差。由于鈉硫電池產(chǎn)品的制造比較困難，目前只有少量的鈉硫電池產(chǎn)品已經(jīng)商業(yè)化。前幾年，上海市電力公司與中科院上海硅酸鹽研究所聯(lián)合開發(fā)出大容量鈉硫電池，其關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵工藝已取得重大突破，但是關(guān)鍵裝備和工業(yè)化生產(chǎn)仍存在巨大差距，國(guó)內(nèi)鈉硫電池儲(chǔ)能技術(shù)和應(yīng)用在短期內(nèi)還很難取得突破。

　　鈉硫電池具有許多特色之處：一個(gè)是比能量(即電池單位質(zhì)量或單位體積所具有的有效電能量)高，其理論比能量為760Wh/Kg。另一個(gè)是可大電流、高功率放電。其放電電流密度一般可達(dá)200-300mA/cm2，并瞬時(shí)間可放出其3倍的固有能量；再一個(gè)是充放電效率高。由于采用固體電解質(zhì)，所以沒有通常采用液體電解質(zhì)二次電池的那種自放電及副反應(yīng)，充放電電流效率幾乎100%。當(dāng)然，事物總是一分為二的，鈉硫電池也有不足之處，其工作溫度在300-350℃，所以，電池工作時(shí)需要一定的加熱保溫。但采用高性能的真空絕熱保溫技術(shù)，可有效地解決這一問(wèn)題。

　　|空氣電池

　　鋰空氣電池是一種用鋰作陽(yáng)極，以空氣中的氧氣作為陰極反應(yīng)物的電池。

　　放電過(guò)程:陽(yáng)極的鋰釋放電子后成為鋰陽(yáng)離子(Li+)，Li+穿過(guò)電解質(zhì)材料，在陰極與氧氣、以及從外電路流過(guò)來(lái)的電子結(jié)合生成氧化鋰(Li2O)或者過(guò)氧化鋰(Li2O2)，并留在陰極。鋰空氣電池的開路電壓為2.91V。

　　新型鋰空氣電池在空氣中以0.1A/g的放電率進(jìn)行放電時(shí)，放電能約為9000mAh/g。以前的鋰空氣電池的放電能僅為700～3000mAh/g，可以說(shuō)實(shí)現(xiàn)了能的大幅增加。另外，充電能也達(dá)到約9600mAh/g。如果使用水溶液取代水溶性凝膠，便可在空氣中連續(xù)放電20天，其放電能約為50000mAh/g，比原來(lái)約高10倍。由于鋰空氣電池的能量原本就比鋰離子電池約高10倍，因此使用新技術(shù)后共比鋰離子電池約高100倍。

　　雖然鋰空氣電池有明顯優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)也很突出，距離大規(guī)模商業(yè)化還有一定距離。電池的反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)氧化鋰及反應(yīng)中間的產(chǎn)物超氧化鋰都有較高的反應(yīng)活性，會(huì)分解電解液，因此幾個(gè)充放電循環(huán)后電池電量就會(huì)急劇下降，電池壽命較短;由于過(guò)氧化鋰導(dǎo)電性能差，充電時(shí)很難分解，需要很高的充電電壓，這還會(huì)導(dǎo)致分解電解液及碳電極等副作用。放電時(shí)，過(guò)氧化鋰會(huì)堵塞多孔碳電極，導(dǎo)致放電提前結(jié)束;充電時(shí)，鋰金屬負(fù)極表面會(huì)呈樹枝狀向正極生長(zhǎng)，最終可能導(dǎo)致短路，存在安全隱患;鋰金屬與空氣中的水蒸氣、氮?dú)狻⒍趸级紩?huì)發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致負(fù)極材料消耗，最終使電池失效。

　　|飛輪電池

　　飛輪電池是20世紀(jì)90年代提出的新概念電池，它突破了化學(xué)電池的局限，用物理方法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能。

　　飛輪電池中有一個(gè)電機(jī)，充電時(shí)該電機(jī)以電動(dòng)機(jī)形式運(yùn)轉(zhuǎn)，在外電源的驅(qū)動(dòng)下，電機(jī)帶動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，即用電給飛輪電池"充電"增加了飛輪的轉(zhuǎn)速?gòu)亩龃笃涔δ?放電時(shí)，電機(jī)則以發(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，在飛輪的帶動(dòng)下對(duì)外輸出電能，完成機(jī)械能(動(dòng)能)到電能的轉(zhuǎn)換。當(dāng)飛輪電池發(fā)出電的時(shí)，飛輪轉(zhuǎn)速逐漸下降，轉(zhuǎn)速極高(高達(dá)200000r/min，使用的軸承為非接觸式磁軸承。據(jù)稱，飛輪電池比能量可達(dá)150W·h/kg，比功率達(dá)5000-10000W/kg，使用壽命長(zhǎng)達(dá)25年，可供電動(dòng)汽車行駛500萬(wàn)公里。美國(guó)飛輪系統(tǒng)公司已用最新研制的飛輪電池成功地把一輛克萊斯勒LHS轎車改成電動(dòng)轎車，一次充電可行駛600km，由靜止到96km/h加速時(shí)間為6.5秒。

　　"飛輪"這一儲(chǔ)能元件，已被人們利用了數(shù)千年，主要是利用它的慣性來(lái)均衡轉(zhuǎn)速和闖過(guò)"死點(diǎn)"，由于它們的工作周期都很短，每旋轉(zhuǎn)一周時(shí)間不足一秒鐘，在這樣短的時(shí)間內(nèi)，飛輪的能耗是可以忽略的。現(xiàn)在想利用飛輪來(lái)均衡周期長(zhǎng)達(dá)12~24小時(shí)的能量，飛輪本身的能耗就變得非常突出了。能耗主要來(lái)自軸承摩擦和空氣阻力。人們?cè)ㄟ^(guò)改變軸承結(jié)構(gòu)，如變滑動(dòng)軸承為滾動(dòng)軸承、液體動(dòng)壓軸承、氣體動(dòng)壓軸承等來(lái)減小軸承摩擦力，通過(guò)抽真空的辦法來(lái)減小空氣阻力，軸承摩擦系數(shù)已小到10-3。即使如此微小，飛輪所儲(chǔ)的能量在一天之內(nèi)仍有25%被損失，仍不能滿足高效儲(chǔ)能的要求。

　　近年來(lái)，飛輪儲(chǔ)能技術(shù)取得突破性進(jìn)展是基于下述三項(xiàng)技術(shù)的飛速發(fā)展：一是高能永磁及高溫超導(dǎo)技術(shù)的出現(xiàn)；二是高強(qiáng)纖維復(fù)合材料的問(wèn)世；三是電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展。

　　超導(dǎo)磁懸浮原理是這樣的：當(dāng)我們將一塊永磁體的一個(gè)極對(duì)準(zhǔn)超導(dǎo)體，并接近超導(dǎo)體時(shí)，超導(dǎo)體上便產(chǎn)生了感應(yīng)電流。該電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)剛好與永磁的磁場(chǎng)相反，于是二者便產(chǎn)生了斥力。由于超導(dǎo)體的電阻為零，感生電流強(qiáng)度將維持不變。若永磁體沿垂直方向接近超導(dǎo)體，永磁體將懸空停在自身重量等于斥力的位置上，而且對(duì)上下左右的干擾都產(chǎn)生抗力，干擾力消除后仍能回到原來(lái)位置，從而形成穩(wěn)定的磁懸浮。若將下面的超導(dǎo)體換成永磁體，則兩永磁體之間在水平方向也產(chǎn)生斥力，故永磁懸浮是不穩(wěn)定的。

　　利用超導(dǎo)這一特性，我們可以把具有一定質(zhì)量的飛輪放在永磁體上邊，飛輪兼作電機(jī)轉(zhuǎn)子。當(dāng)給電機(jī)充電時(shí)，飛輪增速儲(chǔ)能，變電能為機(jī)械能;飛輪降速時(shí)放能，變機(jī)械能為電能。飛輪儲(chǔ)能大小除與飛輪的質(zhì)量(重量)有關(guān)外，還與飛輪上各點(diǎn)的速度有關(guān)，而且是平方的關(guān)系。因此提高飛輪的速度(轉(zhuǎn)速)比增加質(zhì)量更有效。但飛輪的轉(zhuǎn)速受飛輪本身材料限制。轉(zhuǎn)速過(guò)高，飛輪可能被強(qiáng)大的離心力撕裂。故采用高強(qiáng)度、低密度的高強(qiáng)復(fù)合纖維飛輪，能儲(chǔ)存更多的能量。目前選用的碳纖維復(fù)合材料，其輪緣線速度可達(dá)1000米/秒，比子彈速度還要高。正是由于高強(qiáng)復(fù)合材料的問(wèn)世，飛輪儲(chǔ)能才進(jìn)入實(shí)用階段。