关于新型电池技术的两部分系列文章的第二部分。阅读第一部分，请点击此处。
在推动电池技术进步的过程中，业内许多人发现，最大的挑战不在于化学和物理，而在于法规和市场力量。
目前，对更便宜、更高效的电力存储方式的需求正在蓬勃发展。市场研究公司IHS Inc.报告称，到2022年，电网级储能容量预计将达到40吉瓦，比2013年增长一百倍（ClimateWire, 2月27日）。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
与此同时，据Navigant Research称，全球轻型电动汽车销量预计将从2014年的210万辆增至2020年的630万辆。
储能为提高效率和减少温室气体排放提供了许多新机遇，但要有效利用储能，需要重新思考我们如何驾驶和如何使用电力，这些挑战可能比降低价格或提高容量更难克服。
尽管电池创新将有所帮助，但在政策、工程和规模经济方面仍有很大的改进空间。
彭博新能源财经的高级交通分析师克莱尔·库里说：“[电动]汽车价格的三分之一左右是电池。最大的技术障碍是能量密度。”
在汽车中，空间不大，因此您必须尽可能利用您所拥有的少量空间。这意味着要将尽可能多的电子塞入尽可能小的容器中。容器还必须轻巧，因为增加的重量会影响性能。安全性和耐用性也至关重要，因为车辆会移动并偶尔发生碰撞。
多年来，制造商在所有这些领域都取得了长足的进步。汽车电池的成本现在已降至每千瓦时300美元以下，低于2010年的每千瓦时750美元，这一性能趋势比大多数分析师预测的要快（ClimateWire，3月24日）。
目前，最好的锂离子电池的能量密度超过每公斤400瓦时。
新一代的开端
然而，一辆续航里程为400英里的20,000美元电动汽车仍然是一个梦想。工程师们在目前的锂离子电池中正接近收益递减，使得新开发工作落到了像LG、东芝和松下这样财力雄厚的制造商身上，他们正在竞相生产每千瓦时100美元的电池，许多分析师认为这将使天平向内燃机倾斜。
库里说：“他们主要以成本价或亏损出售。他们希望能够将其他所有人挤出市场。”
此外，汽油的能量密度超过每公斤12,000瓦时，而且价格非常低，即使有政府补贴和税收减免，也使电动汽车的目标更加遥远。
尽管如此，在等待下一个新的电池化学技术的同时，制造商仍在努力优化当前一代产品。库里说，电池成本的约60%与材料有关，因此少用多做有助于降低价格。电力电子和更好的热管理以延长电池寿命是其他有助于降低成本的领域。
汽车制造商也感受到了政府从企业平均燃油经济性标准方面推动提高其产品里程的压力。一些汽车公司因此在其产品阵容中推出了电动汽车，但它们是否会成为不仅仅是象征性的产品，取决于买家是否想要它们。
库里说：“你首先需要有购买这些车辆的真正动力，才能改变市场。基本上，改进并没有我们想象的那么好。”
在电网上，公用事业公司发现，电池的作用远不止是补偿不稳定的可再生能源。
储能可以提供频率调节。储能可以转移和削减峰值能源需求，使公用事业公司能够在电力便宜且充足时购买电力，并在迫切需要且昂贵时使用。这些设备还可以提供应急电源和启动发电厂的启动电源。
电网存储中的“变革性”机遇
广泛部署储能意味着运营商可以为平均能源消耗重新设计电网，而不是为整个电力市场空调开启时炎热天气的峰值消耗做准备。
在今年早些时候的一次会议上，麻省理工学院材料科学与工程教授唐纳德·萨多韦将当前的电网战略比作修建一条60车道的高速公路，这样任何开车的人都不会碰刹车或超车。
储能通过允许能源需求和供应转移，从而实现更加明智的双车道高速公路。
市场研究公司Lux Research的分析师迪恩·弗兰克尔说：“在电网上上下、接受和注入电力的能力绝对是变革性的。”
能源存储协会执行董事马特·罗伯茨观察到，美国许多输电网络中已经有电网电池在线，而且还有更多电池正在建设中。
但与电动汽车一样，电网电池的最大障碍可能不是技术。
由于电池是一种不发电而是吸收电力并按需释放的资源，许多电网运营商不确定如何给它们定价。当它们吸收电力时，储能系统表现为负载。当它们释放电力时，它们表现为生产者。
他补充说：“它在所有可以执行的事情上都非常灵活。挑战在于你不能总是为这些服务获得报酬。”
他补充说：“主要的机会在于重组市场，以便可以正确评估储能的价值。”
突破还是缓慢进步？
至于技术，罗伯茨说，不同的策略必须承担不同的角色。在几分钟到几小时的短时间内，飞轮可能是一个可行的选择。在两到四个小时之间，某种形式的锂电池可能会胜出。更长时间，液流电池将表现出色。
然而，只要满足成本和可靠性标准，电网电池客户就不会执着于任何特定的策略。罗伯茨说：“他们并不真正在乎盒子里面是什么；他们想要的是服务。他们想看到它会正常工作。”
尽管间歇性风能和太阳能容量持续增长，但储能系统的发展速度并没有跟上。其他电力来源，如以廉价天然气为燃料的发电厂，已经在填补缺口，这导致一些研究人员质疑储能是否真的是电网上清洁能源的守门人（ClimateWire, 9月28日）。
那么，问题在于哪种方法将使天平向电动汽车和电网存储倾斜，无论是缓慢地跨过终点线还是突破性的新化学技术。
橡树岭国家实验室的研究员克劳斯·丹尼尔表示，很可能没有任何一种单一的储能策略能够取代锂离子电池今天的地位。他说：“这是一个需要考虑的各种不同决策点，而如何利用它实际上取决于私人行业。”
尽管电池技术的改进可能需要数年才能在我们日常生活中留下印记，但储能的主要前沿领域——能量密度和成本——正在取得快速进展。丹尼尔说：“对于这两者，我看到研究界正在取得非常显着的进展。”
经环境与能源出版有限责任公司许可，转载自 Climatewire。www.eenews.net, 202-628-6500