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下一代电化学储能技术国际发展态势分析汤匀 岳芳陈伟（中国科学院武汉文献情报中心）在全球碳中和大背景下，国际能源格局由化石能源绝对主导朝着低碳多能融合发生转变，储能技术作为推动可再生能源从替代能源走向主体能源的关键技术日益受到业界高度关注。相较于以蓄水储能为代表的物理储能技术，电化学储能技术因具有不受地理环境限制、电能直接存储和释放电能的优势，日益受到新兴市场和科研领域的广泛重视。全球主要国家都极为重视发展电化学储能技术，并结合自身需求特点，各自制定适合自身的电化学储能技术发展战略布局，开展了技术研发和项目试点，积累了电池材料研发、性能提高、安全保障以及多应用领域探索等多方面的经验。本章分析了美国、欧盟、德国、日本等主要国家和地区的电化学储能技术战略布局、项目部署和重点示范项目的情况。同时，从全固态电池、金属-空气电池、钠离子电池、多价离子电池等方面，分析了下一代电化学储能技术的关键前沿技术发展现状与趋势。其中，我国钠离子电池目前不论是在材料体系和电池综合性能等技术研发方面，还是在产业化推进速度、示范应用、标准制定及专利布局等方面均处于国际前列，已具备了先发优势。本章还利用科学计量方法，定量分析了在下一代电化学储能技术中全固态锂电池的论文发表情况和专利成果情况。从论文发表情况可以看出，中国、日本和美国是论文发表量最多的国家，其中，中国以超过1000篇相关论文，远高于排名第2位的日本和第3位的美国，约占全球在该领域总论文发表量的三分之一。中国科学院以241篇相关文献成为全球全固态锂电池技术领域发文量排名第1的研究机构，说明中国在全固态锂电池技术领域的基础研究热度最为激烈，应用潜力较大。从专利成果统计结果来看，全固态锂电池专利申请量整体上随时间的增长趋势明显，并从2015年起呈现井喷式发展，其技术主题主要集中在二次电池的开发与制造、电极的开发、导电材料的研发、一次电池的开发与制造、制造导电材料专用设备的研发等方面。日本在全固态锂电池技术领域的研发较早，公开专利数量最多，主要申请机构类型以企业为主，并重视专利技术在全球范围的保护，日本的该技术在全球范围处于遥遥领先的地位。中国虽然起步较晚，但是近几年的专利申请量呈明显的上升趋势，是该技术领域专利申请量第2大国家，并在2019年超过日本，成为全固态锂电池领域全球第1大专利申请国。图5-17全球全固态锂电池技术主要优先权国家或地区分布随着我国承诺2030年碳达峰、2060年碳中和目标的推进实施，到2030年我国非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右。根据目前明确要求的风电、光伏配备储能比例测算，预计到2025年，如果按风/光电装机配套电化学储能占比10%，储能系统功率为新能源容量的15%，储能时长3.5小时，那么新能源发电侧电化学储能累计装机需求将达到52.97吉瓦时。因此，我国政府对电化学储能技术的开发日益重视，先后出台了一系列支持政策，启动重大研发项目开展技术研究，并部署了一批电化学储能示范工程。然而，我国虽然在电化学储能技术上努力追赶欧、美、日、韩等先进技术国家和地区，但在对储能电池机理的研究、技术突破以及关键材料制造上距离技术发达国家仍有一定差距，多种类型电化学储能技术的示范应用才刚刚起步。因此，需进一步从顶层设计、制度政策、技术研发、应用部署、国际交流等多方面采取措施，争取尽快实现下一代新型电化学储能技术的大范围应用，促进能源生产消费开放共享和灵活交易、实现多能协同，构建“清洁低碳、安全高效”的现代能源产业体系。本文节选自《国际科学技术前沿报告2021》（张志强主编. 北京：科学出版社，2022.12）一书“5下一代电化学储能技术国际发展态势分析”，有删减修改。ISBN 978-7-03-073979-7责任编辑：侯俊琳 唐 傲 陈晶晶本书从基础交叉前沿、空间光电、信息、材料、能源、生物、人口健康、农业、海洋、资源与生态环境等主要科技领域以及科技基础设施和数据计算平台等科技研发平台中，选择原子分子物理学与光学物理、微小卫星技术、量子传感与测量技术、冶金智能化制造关键技术、下一代电化学储能技术、脑机接口技术、基因治疗技术、生物育种技术、北极研究、可持续发展研究、光学天文望远镜以及百亿亿次计算技术等12个科技创新前沿领域、前沿学科、热点问题或技术领域，逐一对其进行国际研究发展态势的全面系统分析，剖析这些前沿领域和热点学科或科学问题的国际总体进展状况、研究动态与发展趋势、国际竞争发展态势，并对我国开展这些相关前沿领域和热点问题研究提出对策建议，为我国这些领域的科技创新发展的科技布局、研究决策等提供重要的咨询依据，为有关科研机构开展这些科技领域的研究部署提供国际相关领域科技发展的重要参考背景。本书中所阐述的科技前沿领域或热点问题，选题新颖，具有前瞻性，资料数据翔实，分析全面透彻，采取了科技战略情报研究人员与领域战略研究专家合作的研究模式，有关研究与发展的对策建议可操作性强，适合政府科技管理部门和科研机构的科研管理、科技战略研究和相关科技领域研究的专业人员等阅读。 |