160 多年来，电能极大地影响了我们的生活。在现在社会，一旦停电，人们生活会受到极大影响实际上，电能的生产和消费几乎是同时发生的，发电厂和传输过程任何地方出现问题，都会停电，极大影响我们生活。
        随着社会发展，新能源汽车广泛使用，人们对大容量电池期望更显得重要。笔者也是一个太阳能铁杆粉丝，现在太阳能发电系统，要想大容量，必须上国家电网，这也为分散式太阳能系统带来麻烦，大容量电池贵，又缺乏其他存储方式。如何方便经济地储存电力，仍然是困扰科学家的难题，到目前人们还无法实现大规模的储存电能，这给今后物理学指明一条道路，人类必须找到高速快捷储存方式，笔者觉得，比导体体发现更具有价值。这是新能源汽车中一个最棘手也最关键一门技术。
        其实，电能来源非常广泛，从实用两种：电池中化学能转化电能，还有发电机中机械能转化为电能。同样，电能不能直接储存，只能先通过能量形式转换，以其它的形式储存起来，使用时再转化成电能，或者直接利用。目前电能主要以下列形式贮存：
       1、 化学能
        通过蓄电池，把电能以化学能形式储存起来，使用时化学能释放出电能。蓄电池必须满足寿命长、高密度、无毒无腐蚀、操作方便等要求，因而最有希望的是锂电池，其次是钠—硫磺电池，锌—氯电池，锌—溴电池等。而铅电池因存贮效率低、能量密度低、管理费用高等缺点将日益被淘汰。大型锂电池机组可用于电力负荷调平，即夜间贮电，白天放电。电池驱动汽车即将取代现在的燃油汽车。
        2、热能：把夜间的余电通过蓄热器以高温热或者冷热贮存起来。由于将热能转换电能时造成能量质量的降低，因此直接以热的形式再利用情况较多。
        3、势能：即所谓的抽水发电。夜间驱动电动水泵，把水抽向高处的水池，把电能以势能形式储存起来；白天用电高峰时，高处的水落下推动水轮发电机再转换成电能。
        因此，电能的存储方式主要可分为机械储能、电磁储能、电化学储能和相变储能等。机械储能主要有抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等；电磁储能包括超导磁储能和超级电容器储能等；电化学储能主要有铅酸蓄电池、钠硫电池、液流电池和锂离子电池储能；相变储能包括冰蓄冷储能、热电相变蓄热储能等。
        在所电能存储中，要实现大规模存储，只有抽水蓄能电站是最成熟的一种。所谓抽水蓄能电站，即把低水位的水泵至高水位的水库中，将电能转换成水的势能储存起来。待负荷尖峰出现时，再启动水轮发电机组向电网补充电能。抽水蓄能电站在电网中的调峰填谷、紧急事故备用、调频、调相等作用已被世界各国公认。
        抽水蓄能电站具有两大特性：一、它既是发电厂，又是用户，抽水储能是在电能过剩的情作用是其他任何类型发电厂所没有的；二、启动迅速，运行灵活、可靠，对负荷的急剧变化可做出快速反应，除调峰填谷外，还适合承担调频、调相、事故备用等任务。抽水储能是目前最古老、技术最成熟、设备容量最大的商业化技术，在世界各国得到普遍采用。但是这种储能方式造价较高，建设周期较长，而且抽水储能电站的选址又受到地形的限制，建设难度较大。       
        自从1882年瑞士苏黎世建成世界第一座抽水蓄能电站开始，抽水蓄能电站已经发展了136年。目前中国抽水蓄能电站装机容量已超越日本越居世界第一，在运规模2849万千瓦。目前在建的河北丰宁抽水蓄能电站装机容量更是达到了360万千瓦，建成后将超越美国的巴斯康蒂抽水蓄能电站成为世界最大的蓄能电站，并为2020年北京冬奥会提供电力保障。                  
        对于，电能转化成机械能储存，还有一种笔者觉得发展前进比较好，但是目前成本较贵一种方式：压缩空气蓄能。将电网用电低谷的富余电量，由电动机带动空气压缩机，将空气压入密闭的下洞穴储存起来，即将电能转化为空气的气压内能。已有文献报道美国将建造一座型的压缩空气储能装置，利用地质结构的高压承受能力，直接在地下开挖大容积的高压空气储气体。当电能富裕时，通过压缩机将空气压入地下储气体进行储能，当负荷高峰出现时，即由压缩空气推动涡轮机组发电。但这种储能方式的大容量装置造价极高，建造周期也长，但是随着技术个性，成本降下来，还有如果研究方向改变成小型压缩空气储能设备，为太阳能发电储能提供一种比电池更有效储能方式。
        另一个电能储存热点，就是广泛应用到新能源汽车里面的动力电池。其实，真正制约人们购买新能源汽车也是电池。因为动力电池都有一个寿命，所以使用几年后，更换电池是一笔不小费用，让很多有愿望朋友止步。
        其实，科学家一直在寻找一种高效动力电池，容量大，冲动时间短。　随着科技的发展，小型化的设备日益增多，加之新能源汽车的出现，人们对续航里程的关注，不得不对电源提出了很高的要求，锂电池随之进入了大规模实用阶段。目前，锂离子电池的负极一般都用碳材料，但正极材料主要有4种，分别是钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料。钴酸锂和碳材料搭配的锂离子主要用在手机上，锰酸锂和三元材料加上碳材料做成的锂离子电池用在电动工具上，只有磷酸铁锂和碳材料组合而成的锂离子电池才用在汽车上，也称为锂铁电池或铁电池。由于磷酸铁锂价格昂贵，加上技术和制造的难度，动力锂离子电池的价格较高，导致了目前电动汽车价格居高不下。
         浙江大学科学家用石墨烯膜作为正极材料，研发出一种新型的铝-石墨烯电池。这种电池寿命超长，能在极短时间内充满电，在零下40到120的温度范围内都能正常工作。这项创新为铝离子电池的实用化指出了重要方向，据说电只需要1.1秒，不过目前还在实验室探究阶段。
        最后我们来看一种更具有科技含量储存方式，它有一个非常高大上的名字：超导磁储能。
        它的发现，还有一个很生动的故事。曾有一位美国科学家用铅作为材料, 做了一个封闭的圆环, 并把它放在超低温的环境中。接着, 他又將一定量的电流通入铅环, 然后切断电源, 使电流在铅环中没有休止地流动下去。过了几年, 当这位科学家再去测量铅环的电流时, 他惊异地发现, 电流没有明显的减弱。这说明电流在超导中没有损耗，可以长时间的保持下去。
        于是,科学家设想在地下很深的地方挖一个大坑,在里面充满着超低温的液态氦气, 把超导金属做成的线圈浸没在里面。平时, 可以把多余的电能储存到超导线圈里去, 当需要时, 再把电取出来使用。由于电能没有损耗, 所以能长期地储存下去。应该指出的是，超导体只有在直流情况下才有零电阻现象，若电流随时间变化，将会有功率耗散。超导线圈在电压为零或很小的情况下能保持强大的电流，这为我们储存电能提供了十分诱人的前景。随着超导材料的研究不断取得新的成果，超导在电能储备技术上的应用也开辟了一个崭新的技术领域——超导磁储能（SMES）技术。
        理论分析与实验研究均已证实S M E S 的储能效率高达95% ，优于其他储能方式。同时，SMES还能大量减少CO2 和SO2 等有害气体在大气中的排放量。美国、英国、加拿大等十几个发达工业国家十分重视SMES 技术的商业化与实用化。目前，美国正在开展将此项技术由实验室推向商业市场的研究。    
        总之，电能存储是目前科技传新的一个方向，也是我们最迫切需要解决问题。尤其是电池技术，一个是新能源汽车迫在眉睫就是电池容量和充电时间，更重要是价格问题，笔者认为，最迫切还是大容量和电池使用寿命，因为笔者在农村太阳能分散发电系统中遇到瓶颈就是电池问题，希望人类早日解决这个问题，这样农村就实现电能自足，也是今后一个发展方向。
2018年10月18日于宜昌市夷陵区吾同斋