IDTechEx 通过对各种储能技术、其发展历程和未来前景的深入探讨，分析了储能行业在过去一年中的表现以及未来发展方向。.
锂离子电池及其材料需求
预计未来十年，锂离子电池的需求将快速增长，主要驱动力是交通运输的电气化。这将导致纯电动汽车（BEV）的需求增加，同时也将带动其他各种类型和细分市场的需求增长，而这些非汽车领域正是众多电池制造商的目标市场。IDTechEx发布的报告《2021-2031年电动汽车锂离子电池》涵盖了电动汽车的电池技术发展趋势，并分析了面向公共汽车、商用车和众多其他非汽车领域的电池组制造商。然而，尽管锂离子电池仍将是电动汽车领域的主流技术，但某些关键材料（例如锂、镍或石墨）可能出现的供应瓶颈问题，最终可能会限制电动汽车的普及速度。IDTechEx发布的报告《2021-2031年电动汽车电池电芯和电池组材料》预测，包括电芯和电池组材料在内的锂离子电池材料的需求将持续增长。 IDTechEx 还涵盖了更广泛的锂离子电池市场，对该技术和主要参与者进行了详细分析。除了材料需求快速增长可能带来的挑战之外，锂离子电池生产的环境影响和可持续性也令人担忧。.
锂离子回收
回收利用为锂离子电池行业面临的可持续性和供应链挑战提供了一种部分解决方案，它提供了一定程度的循环性：废弃电池和报废电池中的材料可以被提取和提炼，用于电芯和电池制造。这可以带来诸多益处。首先，它可以使材料供应多样化，有助于减少对单一国家或地区的依赖。从环境角度来看，锂离子电池回收，特别是通过湿法冶金或直接回收途径，与使用原生材料相比，有望降低电芯生产的整体能源需求。此外，使用回收材料而非原生材料时，除二氧化碳外，其他排放物，例如硫氧化物、氮氧化物和颗粒物，预计也会降低。本地化的回收和提炼能力，例如欧洲和美国正在建立的那些能力，还可以缩短材料的运输距离，进一步降低锂离子电池的排放。然而，即使到2030年能够建立足够的回收能力来处理所有锂离子电池废料，回收的材料也只能满足一小部分材料需求。.
为了缓解潜在的供应链瓶颈，多种替代电池和储能技术正在研发中，这些技术有望在对能量密度要求不高的应用领域取代锂离子电池。这些技术的应用范围包括小型电动城市汽车、电动巴士、混合动力汽车、燃料电池卡车和自动导引车——所有这些都包含在IDTechEx的电动汽车研究组合中。然而，储能技术的多样性在固定式储能领域体现得最为明显。这是因为固定式储能对能量密度的要求较低，从而可以使用多种不同的技术。.
固态电池
随着Solid Power和QuantumScape的上市，固态电池正受到广泛关注，尤其是在电动汽车（EV）应用领域。电动汽车是固态电池发展的主要驱动力，许多汽车制造商已发布了来年的计划。固态电池技术的各个细分领域——聚合物、氧化物和硫化物——都取得了进步。在这些进步中，锂金属负极尤为突出，它对于实现更高的能量密度至关重要，这不仅提升了固态电池的性能，也增强了其竞争力。从材料和电芯研发转向中试和量产也是一大趋势。固态电池制造商与汽车制造商合作进行研发已成为一种普遍现象。有关技术、参与者和市场的详细信息，请参阅有关固态电池和聚合物电池的研究报告。.
轻薄、柔性、印刷电池
轻薄、柔性、印刷电池一直是人们讨论的话题，许多此类电池也找到了特定的应用领域。虽然许多此类电池采用的技术已经成熟，但找到需求量大且合适的应用领域是其发展的关键。目前已有多家公司涉足该领域，竞争日益激烈。能够找到最相关的应用领域——即那些需要轻薄、柔性、印刷电池独特特性的应用——的公司，将最终胜出，主导市场。更多详情，请参阅IDTechEx关于轻薄、柔性、印刷电池的报告。.
钠离子
宁德时代宣布研发钠离子电池后，钠离子电池再次引发关注。钠离子电池在许多方面与锂离子电池相似，顾名思义，它使用钠（Na）而非锂（Li）作为工作元素。钠离子电池通常比NMC和LFP锂离子电池具有更高的功率输出和循环寿命，但能量密度略低。虽然钠离子电池无疑会减少对锂的依赖，但其正极材料仍然可以使用钴和镍，因此其在减少对这些材料的依赖方面的有效性完全取决于所使用的具体正极材料化学体系。.
氧化还原液流电池
氧化还原液流电池与锂离子电池和钠离子电池等嵌入式电池的不同之处在于，它将能量存储在电解液中，与电化学电池分离，从而实现了功率的解耦。这一关键特性使得液流电池非常适合固定式储能应用，尤其是长时储能应用。钒是目前应用最广泛的化学体系，约有15-20家公司销售钒液流电池系统。然而，钒的高成本导致其初始投资成本高昂，这可能阻碍其广泛应用，尽管人们正在探索诸如电解液租赁等系统来降低初始投资。尽管如此，钒的高成本也促使人们开发替代性的液流电池化学体系，例如使用低成本活性材料的液流电池，如ESS公司正在开发的纯铁液流电池，甚至是使用低成本且广泛可得的有机化合物作为活性电解液的液流电池。.
替代能源和氢能
非电化学储能技术，例如重力储能或低温空气储能，也在探索之中，但它们尚处于早期发展阶段，可能并不适用于长期、经济高效的储能。对于使用高比例可变可再生能源的电网而言，平衡供需需要结合储能、过剩容量、互联以及其他解决方案，例如车网互动和需求侧响应。事实上，从超级电容器到压缩空气储能，各种非电化学储能技术正被研究用于固定式应用。.
绿色氢能也被视为一种潜在的长期储能解决方案，并持续获得政府支持。无论是质子交换膜电解槽、碱性电解槽还是固体氧化物电解槽，都可以用来从水中制取氢气并储存起来以备后用。长期储氢是否可行还有待观察。例如，使用气瓶储氢可能成本过高，而地下储氢（例如在含水层或盐穴中）则存在地理限制，且尚未经过测试。目前正在研究的一种替代储氢方法是将氢气注入现有的天然气管道，这些管道本身就具有储能能力，但注入现有天然气管网的氢气量将受到限制。此外，电解氢对于氨、钢铁和化工等行业的生产也至关重要。在存在其他替代方案的情况下，使用氢气作为能源消耗可能并非最佳选择。相比之下，IDTechEx 预计工业部门的需求将推动对电解槽和绿色氢能的需求。.
