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支撑新一代能源的储能技术

为削减CO2的排放以抑制全球变暖,可再生能源和氢能等备受关注。但是,可再生能源主要为太阳能、水力、风力、生物质能等,发电易受地形和天气等自然条件的影响,很难实现电力的稳定供应。因此,高效输送和储存电力的技术变得尤为重要。本文将对解决未来能源问题的关键——储能技术展开分析。

目录

1. 储能技术支撑的产业

2. 各种储能技术的说明

(1)二次电池的原理

(2)用于各种储能技术的典型电池

(3)各种储能技术的预测

3.世界储能技术的研究

(1)世界各国的公共研究经费(拨款)动向

(2)世界不同领域的拨款分析

(3)近期值得关注的拨款案例

4. 从专利申请视角看储能技术

(1)世界各国的专利申请动向

(2)世界各领域的专利申请数量变化

(3)专利案例

5. 利用储能技术的独特企业

(1)世界初创企业的融资信息

(2)近期值得关注的初创企业案例

6. 总结与展望

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1、储能技术支撑的产业

储能技术被认为是支撑社会的必要技术。在资源贫乏的日本,该技术更是作为一项极为重要的技术被开发。特别是,随着脱核电和化石燃料向利用自然能源的可再生能源的转变在全球范围内的发展,为了高效地利用波动大且能量密度低的自然能源,急需开发一种优异的储能技术。储能技术大致可以分为两种,一种是通过将化学能转换为电能来实现充放电的二次电池,另一种是通过物理储存电荷来实现充放电的电容器。

迄今为止,关于储能技术,以锂离子电池为代表的二次电池已经使用了很长时间,且广泛应用于以智能手机、电动汽车等为代表的众多产品中。此外,储能技术的应用还扩展到建筑物等的电力储存系统,叉车和起重机等建设用车辆以及备用电源等工业机械中。

本文将对以下内容进行介绍:储能技术在产业中不断扩大的领域、储能技术主流——锂离子电池的代替技术、包括新一代锂离子电池等在内的备受关注的储能技术的先进研发技术。

下表示出了储能技术在各产业中的应用。显然,在很多产业中,要求储能技术的小型化和轻量化。

2、各种储能技术的说明

二次电池和电容器是指由正极材料、负极材料、液体电解质和隔膜等组成,在电极之间储存电能,且可充放电的蓄电体。其中,前者是通过电极间的氧化还原反应来储存电能的化学电池,如锂离子二次电池(LIB)和镍氢电池等,被用作笔记本电脑和手机的电池。而后者是利用电极之间的静电力储存电能的物理电池,被用作以双电层电容器(EDLC)等为代表的备用电源。

下面将介绍二次电池的储能原理和典型二次电池等。

(1)二次电池的原理

电池的基本原理是通过将化学能转化成电能来进行工作(放电)。例如,放电时,负极发生氧化反应,释放的电子对外部进行工作。另一方面,充电时,阳离子在负极接受从外部注入的电子发生还原反应,回到原来的状态。

(2)用于各种储能技术的典型电池

1. 锂离子电池

锂离子电池是通过锂离子在正

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