储能是合理利用能量的一种方式。它可以把剩余能量储存起来供需要时使用，如水力储能电站可在电网中起调峰作用。小型的储能设备可以提供方便、经济的二次能源。在研制各种新型、高效率的储能设备中，储能材料起着重要作用。

1.储氢材料

氢是一种方便、无污染的二次能源，氢可以燃烧，1公斤的氢燃烧后可能放出14万千焦的热量，这是其他化学燃料难以相比的。它的普及应用依赖于能否经济地生产和高密度安全储存设施。吸氢材料（见3.6节）为解决这一问题提供了可能。当前已开发的有三类重要的吸氢材料：稀土—镍化合物，如LaNi5，储氢密度为3.9～6.7克/毫升；镁系化合物，以Mg2Ni，La2Mg7为代表，储氢密度较低；钛系化合物以FeTi为代表，储氢密度为5.8克/毫升。此外，V，Nb，Zr等金属及合金也可以吸氢，但价格昂贵。当前用吸氢材料储氢的可能性已为大家公认，但要大规模推广使用还有许多技术与材料问题需要解决。例如要求材料的初始活化过程简便易行；在使用期中不易因“中毒”而降低吸氢性能，反复地吸—放氢的次数要提高；材料的生产成本要降低等。对于作为移动能源使用的储氢材料还有更高的要求，当前已开发的吸氢材料（如Mg—Ni系）的每千克储能的量比起汽油来仍约低一个数量级，因此还需大幅度提高性能后才能与汽油竞争。为解决这些问题除继续探寻新成分的新材料外，表面改性也是重要途径，如镁系材料经表面化学处理可形成高活性材料、粒子表面化学镀铜可改进抗“粉化”能力等。

储氢材料在节能方面也有许多用途，如作为热压缩机，高效率热泵以及新的热机介质等等。

2.锂电池材料

锂电池是至今比能量最高的一种化学电池。金属锂和锂合金是较好的电池负极材料、锂盐是比较理想的电解质。近年来锂电池发展十分迅速，一次锂电池早已商品化，生产量越来越大，已广泛用于计算器、手表、心脏起搏器等方面。目前正大力发展二次锂电池的研究，日本松下已研究成功能充放电1000次的碳锂电池。随着微型锂电池和储能、动力锂电池的开发，锂的需求量将越来越大。

美国研究成功一种新型的冲击波激活的电池。这种电池几乎能瞬时被机械脉冲或小爆炸产生的冲击波所激活。可用于军事系统和宇宙航行系统。这种新电池可具有20年或更长的贮存期限，并且又可在数微秒内被激活。该电池由固体电解质（一种KCl—LiCl的低共熔混合物）、锂—硅阳极和易熔质、惰性二氧化硅、硫化铁阴极所组成。固体电解质夹在阳极和阴极之间，当电解质处于固态时，不能通过电流。但当受冲击波碰撞时、该电解质变形和熔化，就允许电流通过。(www.daowen.com)

锂电池的阳极材料主要是金属锂、锂—铝、锂—硼、锂—硅等合金。使用的有色金属活性阴极材料有TiS2、NbS3、V6O13等等，使用的电解质有LiCl、LiClO3、LiAlCl3等。

3.燃料电池

燃料电池是一种直接发电装置。它在催化剂的作用下，使燃料与氧化剂作用，分别在两个不同电极上发生氧化、还原反应。在反应过程中燃料在阴极失去电子、电子流通过外接电路流向阳极，氧化剂在阳极得到电子，因而产生电流。燃料电池将燃料的化学能直接转换成电能的效率理论上可达90%，实际上已达到50～85%，近年来受到人们的极大重视。燃料电池需要耐高温、耐腐蚀、性能稳定、能长期使用的电池材料，如镍及镍基合金、铂、钽及其合金和精密陶瓷等，同时需要高效催化剂如铂催化剂等。在高温燃料电池中使用碳锂作电解质。高温燃料电池结构示意如图10.2。

图10.2　高温燃料电池

a与高温水电解　b示意图