Με γνώμονα τους στόχους της παγκόσμιας ενεργειακής μετάβασης και της ουδετερότητας του άνθρακα, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, ως κρίσιμος σύνδεσμος μεταξύ ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας, έχουν λάβει συνεχείς και{0}}σε βάθος επενδύσεις από τον ακαδημαϊκό χώρο και τη βιομηχανία στην τεχνολογική τους ανάπτυξη. Τα τελευταία χρόνια, πολύπλευρες προσπάθειες που επικεντρώθηκαν στη βελτίωση της ενεργειακής πυκνότητας, στην παράταση της διάρκειας ζωής του κύκλου, στη βελτίωση της απόδοσης ασφάλειας και στη μείωση του κόστους έχουν αποφέρει σημαντικές ανακαλύψεις στην αποθήκευση ηλεκτροχημικής ενέργειας, την αποθήκευση φυσικής ενέργειας και την ολοκλήρωση του συστήματος, επιταχύνοντας τη μετάβαση της τεχνολογίας αποθήκευσης ενέργειας από την εργαστηριακή επαλήθευση σε εφαρμογή μεγάλης- κλίμακας.
Η αποθήκευση ηλεκτροχημικής ενέργειας παραμένει ο πιο ενεργός ερευνητικός τομέας, με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου- να διατηρούν μια κύρια θέση λόγω της υψηλής ενεργειακής τους πυκνότητας και της ώριμης βιομηχανικής αλυσίδας τους. Η εξερεύνηση νέων συστημάτων υλικών είναι ιδιαίτερα σημαντική: ο συνδυασμός τριμερών μπαταριών υψηλής{2}}νικελίου και ανόδων-με βάση το πυρίτιο συνεχίζει να βελτιώνει τη συγκεκριμένη χωρητικότητα. Τα δομημένα υλικά ολιβίνης-όπως το φωσφορικό λίθιο μαγγάνιο έχουν γίνει ερευνητικά κέντρα για την αντικατάσταση του παραδοσιακού φωσφορικού σιδήρου λιθίου λόγω των συνδυασμένων πλεονεκτημάτων ασφάλειας και κόστους. Η έρευνα για τις μπαταρίες στερεάς-κατάστασης, με ακόμη μεγαλύτερη δυνατότητα διαταραχής, έχει επιτύχει σταδιακά αποτελέσματα. Με τη χρήση ηλεκτρολυτών πολυμερών ή οξειδίων αντί για υγρούς ηλεκτρολύτες, ο κίνδυνος θερμικής διαφυγής έχει μειωθεί σημαντικά και έχουν επιτευχθεί ενεργειακές πυκνότητες που υπερβαίνουν τις 400 Wh/kg και εξαιρετική απόδοση χαμηλής- θερμοκρασίας σε εργαστηριακά περιβάλλοντα. Οι μπαταρίες ιόντων{11}}νατρίου, λόγω των άφθονων πόρων και του χαμηλού κόστους τους, υπόσχονται μεγάλη-αποθήκευση ενέργειας και εφαρμογές χαμηλής{13}}ταχύτητας ηλεκτρικών οχημάτων. Η πρόσφατη έρευνα επικεντρώνεται στη δομική βελτιστοποίηση στρωματοποιημένων οξειδίων και πολυανιονικών ενώσεων για τη βελτίωση της σταθερότητας του κύκλου και της απόδοσης του ρυθμού.
Οι τεχνολογίες αποθήκευσης φυσικής ενέργειας βλέπουν επίσης ποικίλες ανακαλύψεις. Η αντλία υδραυλικής αποθήκευσης συνεχίζει να βελτιστοποιείται από την άποψη του σχεδιασμού της μονάδας υψηλής-υψηλού κεφαλής-μεγάλης χωρητικότητας και του ελέγχου λειτουργίας μεταβλητής-ταχύτητας, βελτιώνοντας την προσαρμοστικότητά της σε διακοπτόμενες πηγές ενέργειας. Η αποθήκευση ενέργειας πεπιεσμένου αέρα αναπτύσσεται προς την αδιαβατικοποίηση και τον υγρό αέρα, επεκτείνοντας την εφαρμογή της στη μακροπρόθεσμη αποθήκευση ενέργειας μειώνοντας την εξάρτηση από εξωτερικές πηγές θερμότητας και βελτιώνοντας την απόδοση μετατροπής ενέργειας. Η αποθήκευση ενέργειας του σφονδύλου έχει σημειώσει πρόοδο στα ρουλεμάν μαγνητικής αιώρησης υψηλής ταχύτητας και στην τεχνολογία ρότορα σύνθετου υλικού, βελτιώνοντας σημαντικά την πυκνότητα ισχύος και τη διάρκεια ζωής του, καθιστώντας το κατάλληλο για ρύθμιση συχνότητας δικτύου και ανάκτηση ενέργειας πέδησης σιδηροδρομικής μεταφοράς.
Η ολοκλήρωση συστημάτων και η έρευνα έξυπνου ελέγχου οδηγούν την εξέλιξη των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας από «μονές συσκευές» σε «συνεργατικά δίκτυα». Τα Συστήματα Διαχείρισης Μπαταριών (BMS) ενσωματώνουν μοντελοποίηση πολλαπλής-κλίμακας και διαδικτυακούς διαγνωστικούς αλγόριθμους για την αξιολόγηση της κατάστασης της υγείας των κυττάρων (SOH) και την πρόβλεψη της υπολειπόμενης διάρκειας ζωής (RUL) σε πραγματικό χρόνο, παρέχοντας μια βάση για εκλεπτυσμένη λειτουργία και συντήρηση. Τα Συστήματα Διαχείρισης Ενέργειας (EMS) συνδυάζουν την τεχνητή νοημοσύνη και την ανάλυση μεγάλων δεδομένων για τη βελτιστοποίηση των στρατηγικών φόρτισης και εκφόρτισης σε πολλαπλές χρονικές κλίμακες και συνδέονται με την πρόβλεψη της παραγωγής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές και τα σήματα τιμών ηλεκτρικής ενέργειας, βελτιώνοντας την οικονομική απόδοση και τις δυνατότητες υποστήριξης του δικτύου. Επιπλέον, η εφαρμογή της ψηφιακής διπλής τεχνολογίας στην προσομοίωση συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας και στην πρόβλεψη σφαλμάτων παρέχει νέες μεθόδους για επαλήθευση σχεδιασμού και λειτουργική βελτιστοποίηση.
Η έρευνα για την ασφάλεια και τη βιωσιμότητα βαθαίνει επίσης. Τα πολυ-μοντέλα σύζευξης φυσικής για μηχανισμούς θερμικής διαφυγής έχουν αποκαλύψει τους νόμους διάδοσης της θερμικής-ηλεκτροχημικής σύζευξης, καθοδηγώντας την ανάπτυξη θερμομονωτικών υλικών,-επιβραδυντικών φλόγας ηλεκτρολυτών και δομών προστασίας πολλαπλών-επιπέδων. Η έρευνα σχετικά με την καταρράκτη χρήση μπαταριών απόσυρσης επικεντρώνεται σε τεχνολογίες ταχείας ανίχνευσης και εξισορρόπησης της κατάστασης της υγείας, δίνοντάς τους τη δυνατότητα να συνεχίσουν να διαδραματίζουν πολύτιμο ρόλο σε σενάρια χαμηλού{6}}ρυθμού και μειώνοντας το συνολικό κόστος του κύκλου ζωής και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις.
Συνολικά, η έρευνα για τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας προχωρά συνεργιστικά σύμφωνα με τα υλικά υψηλής απόδοσης-, τις δομές υψηλής-ασφάλειας, την υψηλή-διαχείριση νοημοσύνης και την υψηλή απόδοση χρήσης πόρων. Η διεπιστημονική ολοκλήρωση και η βαθιά συνεργασία μεταξύ της βιομηχανίας, του ακαδημαϊκού χώρου και της έρευνας έχουν επιταχύνει την εκβιομηχάνιση των εργαστηριακών ευρημάτων, παρέχοντας μια στέρεη τεχνολογική βάση για την κατασκευή ευέλικτων, αξιόπιστων και χαμηλών{4}}ανθρακούχων συστημάτων ενέργειας. Στο μέλλον, με συνεχείς καινοτομίες σε βασικά υλικά και βασικά εξαρτήματα, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας θα διαδραματίσουν ακόμη πιο αποφασιστικό ρόλο στην αναμόρφωση του παγκόσμιου ενεργειακού τοπίου.
