《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》对储能技术研究和产业化提出了明确的发展目标。在“十三五”期间，“储能与分布式能源”列入“十三五”百大重点工程；“十三五”规划中，特别提出构建现代能源储运网络，其中首先提出储能和调峰设施的建设，加快构建多能互补、外通内畅、安全可靠的现代能源储运网络。国际权威咨询机构麦肯锡将储能技术定位为影响未来世界发展的12项颠覆性技术之一，2025年储能技术对全球的经济价值贡献预计超过1万亿美元。我国以及世界各国均将储能技术列为近期和长期发展规划的重要内容，纷纷给予立项支持。
正在开发的储能技术有多种，包括机械能、势能、化学能等各种形式的能量与电能之间的可逆转换技术，其中二次电池储能技术由于电站设计方便、实用性强，成为开发的热点，包括铅酸电池、液流电池、钠硫电池、锂离子电池等各种电池的开发已经取得了一定的进展，但目前尚没有一种电池在能量密度、安全性、价格等方面能同时满足市场应用的要求。铅酸电池的能量密度低，仅为40-50Wh/kg，存在铅污染及析氢问题，用于密闭环境时也带来安全隐患；液流电池的安全性较高，但能量密度仅为锂离子电池的三分之一，环境适应性有待改善；钠硫电池曾占据储能市场40%-45%的份额，但随着近年来日本NGK公司出现了较严重的火灾事故，钠硫电池表现出越来越突出的安全隐患；锂离子电池比能量高，但性能易受工艺和环境温度等因素的影响，且使用的的电解液易燃，带来很大的安全隐患，不仅如此，锂等元素昂贵，地壳中含量少且分布极不均匀，对于规模化应用而言可能会成为一个重要问题，已引起人们的普遍担忧。
钠镍电池的能量密度与目前规模商品化的锂离子电池相当，且电池具有过充过放电保护机制，损坏时呈低电流方式，不会有大量的热放出，是一种目前为数不多的没有燃烧和爆炸危险的安全电池反应，成功地通过了“美国先进电池联合体”（USABC）制定的几乎所有安全试验项目，兼具高比能量和高安全性的优点，可称为高比能近零隐患储能技术。此外，钠资源丰富，钠镍电池成本远低于锂离子电池，满足规模化储能的技术需求及国家对电池工业发展的战略规划要求。鉴于上述优点，钠镍电池的应用领域十分广泛，如风能、太阳能等可再生能源发电的存储，削峰填谷，分布式储能系统，电动汽车，通信基站等。
中国科学院上海硅酸盐研究所自上世纪90年代开始对钠镍电池进行探索研究，“十一五”期间，在973项目的支持下，开展了钠镍电池的电解质陶瓷、电极、封接、组合技术等相关基础研究；“十二五”期间实现了与企业的合作开发，目前已经初步形成50Ah-200Ah级储能用钠镍电池的成套工艺，已具备进入中试放大的研究阶段；“钠镍储能电池技术”的研制项目还得到了包括国家自然科学基金、院战略先导专项、上海市科委等项目的支持，取得了系列发明创造和创新成果，并成功实现技术转让，转让费6000万元。目前正在组建上海奥能瑞拉能源科技有限公司（注册资金5000万元，首期投资3亿元人民币，上海硅酸盐所股权10%）推进钠镍电池的示范产业化研究。
在上述项目的资助下，发表SCI论文28篇，申请发明专利30余件，其中，25件已经获得授权。

    1.钠镍电池中存在多个封接界面，其中绝缘陶瓷（alpha-Al2O3）与金属连接件之间的封接难度最大，通常采用热压封接技术。热压封接需要在高温（(1000℃）、高压力（2000-4000N）条件下完成，对设备要求高、成本高、难以连续化作业，生产效率低。此外，传统工艺中，绝缘陶瓷与电解质陶瓷、绝缘陶瓷与金属连接件之间的封接分两步分别进行。项目团队采用组分梯度设计、金属连接件和绝缘陶瓷双玻璃微晶化的方法，突破了金属与陶瓷、陶瓷与陶瓷等部件的一体化组合技术，变两步封接为一步封接，有效降低了能耗；避免了热压工艺的使用，使生产成本显著降低，且一体化组合技术中所采用的微晶玻璃封接介质对NaAlCl4稳定，该技术也便于连续作业。这一技术获得授权专利6项。
2.负极/电解质陶瓷界面特性对钠镍电池的性能起关键作用。传统的方法是在电解质陶瓷管表面涂覆一层铅膜或碳膜，以增强金属Na的润湿特性。铅与金属Na的结合能较高，可有效改善金属Na的润湿性能，但铅与电解质陶瓷之间的结合力较弱，造成铅膜极易脱落，且铅具有毒性，带来环境污染问题，不利于产业化；碳与电解质陶瓷之间具有较好的结合性能，但碳与金属Na的结合能较小，对润湿性能的改善有限，不利于Na在陶瓷管表面的均匀铺展。项目团队利用金属Ni/Fe等与Na具有较高结合能，碳与电解质陶瓷之间具有较高结合能的特点，利用两者的优点，开发了金属/碳复合多孔膜层，既解决了膜层与电解质陶瓷结合力的问题，又利用毛细作用，通过孔结构的设计，显著增强了Na在电解质陶瓷管表面的润湿特性，使负极/电解质界面阻抗降低了一个数量级，有效提升了电池的倍率性能和循环稳定性。这一技术申请专利5项，4项已获得授权。
3.针对Ni颗粒过度长大造成正极结构破坏，电池性能衰减的问题，项目团队提出采用具有自修复功能的弹性导电层对Ni颗粒表面进行修饰，极大提高了正极的稳定性，有效抑制了活性物质颗粒的长大。这一技术得到国内外同行专家的高度评价，相关技术已申请专利1项，发表SCI论文2篇。
4.钠镍电池中Ni既是活性物质又是导电剂，其中70%的Ni起导电骨架作用，不仅增加了成本，而且极大降低了电池的实际比能量；此外，随着充电深度的增加，Ni不断被消耗，而充电产物NiCl2又是电子的不良导体，因此，正极内阻随充电深度增加而增加，影响了电池的倍率性能。项目团队首次提出用碳纳米管包覆的Ni纳米线取代Ni颗粒作为正极活性物质，在正极中构建稳定的三维导电网络，显著提升了电池的比能量和倍率性能。相关技术获得授权专利2项。

    中国科学院上海硅酸盐研究所目前已形成了从原材料到核心部件及单体电池制备完成的技术链，获得相关授权专利20余件，初步形成50Ah-200Ah级储能用钠镍电池的成套工艺，是国内唯一具备工程化研究能力的单位。以下核心技术具有独占性：
1.大长径比beta-Al2O3电解质陶瓷管的制备技术。Beta-Al2O3陶瓷管在钠镍电池中起到Na+离子导体及正负极隔膜的双重作用，是钠镍电池的核心部件。上海硅酸盐研究所于上世纪60年代起开始从事。Beta-Al2O3陶瓷管的研制工作，是国内最早开展相关研究的单位。经过长期的技术攻关，掌握了在线定位、微扰动烧成及气氛补偿等关键技术，突破了大长径比。Beta-Al2O3电解质陶瓷管的制备及近净尺寸、无形变烧成技术，成为国内唯一具备。Beta-Al2O3电解质陶瓷管批量化制备能力的单位。
2.高可靠性、低成本、一体化组合技术。绝缘陶瓷（alpha- Al2O3）与金属连接件之间的封接是钠镍电池的核心技术之一。传统的封接技术有两种：一种是钎焊，另一种是热压封接。钎焊技术需要在还原气氛中高温烧结固化，对气氛的控制有一定的要求，这无疑增加了操作的成本和难度；此外，钎料中的金属组分难以承受钠镍电池中的熔盐侵蚀，使封接界面的气密性、稳定性及可靠性将难以得到保证。热压封接需要高温、高压环境，对设备要求极高、成本高、难以连续化作业，生产效率低。
针对上述问题，上海硅酸盐研究所开发了金属连接件和alpha- Al2O3陶瓷双玻璃微晶化的方法，并对玻璃组分进行梯度设计，成功解决了封接界面的可靠性、气密性及耐腐蚀性问题。该技术为上海硅酸盐研究所独创，其应用可使钠镍电池的生产成本降低30%以上，目前申请了多项专利保护。
3.钠镍电池自动组装系统。目前，国内尚无高温钠电池（Beta-电池）的规模化生产企业，钠镍电池的制备工艺与锂离子电池又相距甚远，因而无成熟的经验或装备可以借鉴，产线中的核心装备均需要自主研发。项目团队与相关厂家密切合作，攻坚克难，突破了定量注粉、高温密封、高温高腐蚀性条件下定量注液等技术瓶颈，形成了国内首条具有自主知识产权的钠镍电池自动组装线，并与相关设备厂商签订了知识产权保护协议。

    目前，国际上仅有美国的GE公司及意大利的FIAMM公司掌握了钠镍电池的核心技术并实现了产业化，其度电成本约为4000-6000元/KWh。
高可靠性、低成本、一体化组合技术的突破，使钠镍电池的生产成本降低30%以上；钠镍电池自动组装线的建立，使电池的生产能力提升至45s/支，再加上国内的人工成本相对低廉，预计钠镍电池的成本约为1800元/KWh（基于100MWh产能计算），略高于商品化的锂离子动力电池（～1500元/KWh）。如果钠镍电池的产业规模扩大至锂离子电池相当的水平，其生产成本必将大幅度降低，同时考虑到钠镍电池优异的安全性能，较低的维护成本，以及比锂离子电池更长的使用寿命（5-10年），钠镍电池的实际使用成本将远低于锂离子电池，具有较强的竞争力。

    项目团队在完成100MWh钠镍产线建设的同时，也正在开发下一代钠镍电池产品：（I）单体电池容量的放大研究：单体容量由现在的50Ah提升至200Ah；（II）电池及模组的轻量化研究：通过电池结构的优化设计，放电性能的提升，将单体电池及模组的能量密度提升25%以上；（III）电池动力学提升研究：开发新型复合正极，开展与之相适应的电极/界面研究，使电池的功率密度得以改善；（IV）进一步提升钠镍电池自动线的自动化水平，降低电池的生产成本。
目前，上述工作取得了一定程度的进展，部分技术已经或正在申请专利。

    上海硅酸盐研究所（SICCAS）研制的钠镍电池性能指标与美国GE公司相比，毫不逊色，部分性能指标（如倍率性能，比能量等）甚至优于GE公司产品。

    09、系统级：产品实际通过任务运行的成功考验

    钠镍电池的活性物质为NaCl及金属Ni。NaCl的资源丰富，易于获取，价格低廉；Ni也是常见的金属材料，因而，钠镍电池不受资源条件约束。钠镍电池主要可应用于以下领域：
1.风能、太阳能等可再生能源发电的储存。国家能源局最新发布的《电力发展“十三五”规划（2016-2020 年）》中提到，“十三五”期间，风电新增投产79GW以上，太阳能发电新增投产68GW以上，预计以风光发电中新增装机量的20%为基数，按10%的功率比例配置储能系统，则储能装机量将达到2.94GW，若每天存放2小时即对应5.88GWh新能源发电储能规模。
2.削峰填谷。一般情况下，用电尖峰时段约占用电全时段的5%，对应尖峰用电量约占总用电量的20%，这一部分电量存在储能的商用价值。根据目前储能最低0.5元左右的度电成本，电价差大于0.8元/kWh的地区都有经济性，这些地区对应的2015年用电量合计约为3972.54亿kWh，若其中10%的用电量通过储能来进行削峰填谷，大约需要1.2亿kWh的储能设备。
3.备用电源。受益于4G网络建设的刺激，电信固定资产投资规模增速明显上升，未来在5G建设的带动下将继续保持平稳增长。按一般通信基站的配置要求，后备电源需求大约占总投资的2%~3%，预计“十三五”期间后备电源市场规模有望超过500亿元。2015 年国内UPS销售额为47.6亿元，若“十三五”期间按 10%的复合增速，预计UPS整体市场规模将达到300亿元。
4.新能源汽车动力电源。以《电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020年）》中的“十三五”期间建设目标为准，直流充电桩新增50万个、交流充电桩新增430万个、充电站新增1.2万座，对应投资规模分别为450亿元、344亿元、360亿元，即“十三五”期间新增市场规模约1,154亿元，保守也有1047亿元，对应充电设备中的储能模块市场约为100亿元。
钠镍电池除了可广泛应用于风能、太阳能等可再生能源发电的储存外，由于其具有高安全性的突出优点，可以用于电动汽车的充电站储能；由于其工作温度稳定，在严寒地区仍具有较高的能量效率，可用于严寒地区的削峰填谷或备用电源等。

    与风能、太阳能发电企业或其用户单位开展合作，根据其需求设计产品，并提供储能方案，进行规模化储能示范，提升钠镍电池的影响力，打造品牌；提供一站式的储能系统解决方案。

    目前项目尚处于示范运行阶段，正在与广东一家机构就10MWh的钠镍电池储能系统进行商业谈判。