با هدایت انرژی جهانی و اهداف بیطرفی کربن، سیستمهای ذخیرهسازی انرژی، بهعنوان پیوندی حیاتی بین انرژیهای تجدیدپذیر و سیستم قدرت، سرمایهگذاری مستمر و عمیق-از دانشگاه و صنعت در توسعه فناوری خود دریافت کردهاند. در سالهای اخیر، تلاشهای چند وجهی متمرکز بر بهبود چگالی انرژی، افزایش عمر چرخه، افزایش عملکرد ایمنی و کاهش هزینهها، پیشرفتهای قابل توجهی در ذخیرهسازی انرژی الکتروشیمیایی، ذخیره انرژی فیزیکی و یکپارچهسازی سیستم داشته است و انتقال فناوری ذخیرهسازی انرژی از تأیید آزمایشگاهی به کاربرد در مقیاس بزرگ را تسریع کرده است.
ذخیرهسازی انرژی الکتروشیمیایی فعالترین حوزه تحقیقاتی باقی میماند، با باتریهای لیتیوم{0} یونی که به دلیل چگالی انرژی بالا و زنجیره صنعتی بالغ، موقعیت اصلی خود را حفظ میکنند. اکتشاف سیستمهای مواد جدید بهویژه برجسته است: ترکیب باتریهای سهتایی نیکل بالا و آندهای مبتنی بر سیلیکون-به بهبود ظرفیت خاص ادامه میدهد. الیوین{4}}مواد ساختاری مانند فسفات آهن لیتیوم منگنز به دلیل مزایای ترکیبی ایمنی و هزینه، به کانون تحقیقاتی برای جایگزینی فسفات آهن لیتیوم سنتی تبدیل شدهاند. تحقیقات باتری در حالت جامد، با پتانسیل مخرب حتی بیشتر، به نتایج مرحلهای رسیده است. با استفاده از الکترولیت های پلیمری یا اکسیدی به جای الکترولیت های مایع، خطر فرار حرارتی به طور قابل توجهی کاهش یافته است و چگالی انرژی بیش از 400Wh/kg و عملکرد عالی در دمای پایین{9} در محیط های آزمایشگاهی به دست آمده است. باتریهای یونی سدیم{11}}به دلیل منابع فراوان و هزینه کم، نویدبخش-ذخیرهسازی انرژی در مقیاس بزرگ و کاربردهای{13}}خودروهای الکتریکی کم سرعت هستند. تحقیقات اخیر بر بهینه سازی ساختاری اکسیدهای لایه ای و ترکیبات پلی آنیونی برای بهبود پایداری چرخه و عملکرد سرعت تمرکز دارد.
فناوریهای ذخیرهسازی انرژی فیزیکی نیز شاهد پیشرفتهای متنوعی هستند. ذخیره سازی هیدرولیکی پمپ شده از نظر طراحی واحد با ظرفیت بالا،-سرعت بالا،-و کنترل عملکرد متغیر{3}}بهینه سازی می شود و سازگاری آن با منابع انرژی متناوب را بهبود می بخشد. ذخیره سازی انرژی هوای فشرده به سمت آدیاباتیک شدن و هوای مایع در حال توسعه است و کاربرد خود را در ذخیره سازی انرژی طولانی مدت با کاهش وابستگی به منابع گرمای خارجی و بهبود راندمان تبدیل انرژی گسترش می دهد. ذخیره انرژی فلایویل در زمینه یاتاقانهای شناور مغناطیسی با سرعت بالا و فناوری روتور مواد کامپوزیت پیشرفت کرده است و چگالی توان و عمر چرخه آن را به طور قابل توجهی بهبود بخشیده و آن را برای تنظیم فرکانس شبکه و بازیابی انرژی ترمز حمل و نقل ریلی مناسب کرده است.
ادغام سیستم و تحقیقات کنترل هوشمند، تکامل سیستمهای ذخیرهسازی انرژی را از «دستگاههای واحد» به «شبکههای تعاونی» هدایت میکند. سیستمهای مدیریت باتری (BMS) مدلسازی چند مقیاسی و الگوریتمهای تشخیصی آنلاین را برای ارزیابی وضعیت سلامت سلول (SOH) و پیشبینی طول عمر باقیمانده (RUL) در زمان واقعی ترکیب میکنند، که مبنایی را برای عملیات و نگهداری دقیق فراهم میکند. سیستمهای مدیریت انرژی (EMS) هوش مصنوعی و تجزیه و تحلیل دادههای بزرگ را برای بهینهسازی استراتژیهای شارژ و تخلیه در مقیاسهای زمانی مختلف ترکیب میکنند و با پیشبینی تولید انرژی تجدیدپذیر و سیگنالهای قیمت برق، بهبود بهرهوری اقتصادی و قابلیتهای پشتیبانی شبکه مرتبط هستند. علاوه بر این، استفاده از فناوری دوقلو دیجیتال در شبیهسازی سیستم ذخیرهسازی انرژی و پیشبینی خطا، روشهای جدیدی را برای تأیید طراحی و بهینهسازی عملیاتی فراهم میکند.
تحقیقات در مورد ایمنی و پایداری نیز در حال تعمیق است. مدلهای چند{1}}کوپلینگ فیزیک برای مکانیسمهای فرار حرارتی، قوانین انتشار جفتهای حرارتی-الکتروشیمیایی، هدایت کننده توسعه مواد عایق حرارتی،-الکترولیتهای بازدارنده شعله، و ساختارهای حفاظتی چند سطحی را نشان دادهاند. تحقیقات در مورد استفاده آبشاری از باتریهای بازنشسته بر روی فناوریهای تشخیص سریع وضعیت سلامت و تعادل مجدد تمرکز دارد، و آنها را قادر میسازد تا به ایفای نقش ارزشمند در سناریوهای با نرخ پایین و کاهش هزینههای چرخه عمر کل و اثرات زیستمحیطی ادامه دهند.
به طور کلی، تحقیقات سیستم ذخیره انرژی به طور هم افزایی در امتداد خطوط{0}}مواد با کارایی بالا،-ساختارهای ایمنی بالا، مدیریت هوشمند-بالا، و بهرهوری بالای استفاده از منابع در حال پیشرفت است. یکپارچگی بین رشته ای و همکاری عمیق بین صنعت، دانشگاه و تحقیقات، صنعتی شدن یافته های آزمایشگاهی را تسریع کرده است و یک پایه فناورانه محکم برای ساختن سیستم های قدرت جدید انعطاف پذیر، قابل اعتماد و کم کربن- فراهم کرده است. در آینده، با پیشرفتهای مستمر در مواد کلیدی و اجزای اصلی، سیستمهای ذخیرهسازی انرژی نقش تعیینکنندهتری در تغییر شکل چشمانداز انرژی جهانی خواهند داشت.
