目前世界上各大国都采用储能技术，其中储能装机容量最多的国家是美国和日本，钠硫电池和锂离子电池的化学储能使用超过全球一半装机容量的储能系统，排在第三位的是铅蓄电池[5]。近年来，中国不断追求绿色化学环境无害，将重心投在电化学储能项目上，其进度发展高速前进，其速度甚至已经赶超了全球储能装机容量速度的平均值。目前在备用容量、电网调峰、风电等并网领域应用最多的是钠硫电池，而锂离子电池则在电网频率调节方面最具有优势，在不久的将来，锂离子电池技术会大规模应用在电网调频方面，并更多地投入到其他电力系统储能的应用中。

1.2  锂离子电池

地球上的石油等能源的日益匮乏，石油能源危机的出现使得人们开始把目光投向同样可作为能源的锂电池，成为了可替代石油的能源之一[6]，二十世纪七十年代初人们就成功将锂离子电池运用到实际生活中，实现锂电池的商业化。刚开始人们研究出来的锂电池首次用完电量后不能继续充电使用，为满足人们对可充电锂电池的需求，人们又开始研究能快速充放电的锂电池，称为锂二次电池。之前，人们主要以金属锂及锂合金作为负极制备锂二次电池，但是锂电池在充电时，由于锂的不均匀沉积生成枝晶，枝晶会刺破隔膜导致电池发生短路，可能会引发电池燃烧、爆炸等非常不安全的事故，因此以金属锂及锂合金作为负极制备锂二次电池不能够投入生产[7]。后来Goodenough等提出以钴酸锂作为锂电池的正极材料，并制备了锂电池，这才能让人们看到可充放电的锂电池。随着研究的进展，人们又发现了一种具有石墨结构的碳材料，用这种材料作为负极，以锂与其他金属的复合氧化物做为正极，这种组成体系体成功地解决了之前锂电池可能会出现的燃烧、爆炸等安全问题，因此锂二次电池这才正式地投入运营生产[8]。

1.2.1  锂离子电池的工作原理

锂离子电池的主要组成部分有许多种，如电解液、隔离材料、正负极材料等。正极材料通常是由金属锂的氧化物组成，负极为石墨等。以石墨为负极、LiCoO2为正极举例[9-12]，锂电池在充电时，正极的Li+从化合物中迁出，迁入负极。在这个进出过程中正极缺少锂离子，而负极有大量的锂存在。锂电池在放电时，之前迁入负极的Li+迁出，回到正极与正极的化合物结合。Li+在正负极之间往返迁移，随着移动的Li+数目越来越多，电池容量也越来越高[13]。

电极反应如下：    负极反应：6C + xLi+ + xe-正极反应：LiCoO2

电池反应：6C +LiCoO2 

1.2.2下一代锂离子电池

1990年SONY公司开发出了第一款商用锂离子电池产品，由于这种锂离子电池产品的能量密度和工作电压均比之前人们通常用的镍氢电池产品高，因此锂离子电池变迅速在全球范围内展开。锂离子电池具有厚度小、重量轻、容量大等优点，一开始它主要应用在便携式的电子产品中中，比如说数码相机、电子表、MP3音乐播放器等。随着涉入领域的不断拓广，锂离子电池又应用到电动交通工具（如新能源汽车等）和大型设备中（如轮船、飞机等），清洁电源的使用给人们的生活、环境带来好处。但这又面临一个新的问题，锂离子电池的储能时间不够长，特别是运用在汽车、轮船、飞机等极消耗能源的大型设备方面。这给人们的出行带来不便，还有，锂离子电池安全性差，随时可能发生爆炸的危险，另外如果使用锂离子电池的设备长时间处于缺电的状态，也会损坏设备本身。针对这个存在的问题德国、美国、日本等国家先后着手研究下一代高性能的锂离子电池，下一代锂离子电池的目标是具有高理论能量密度的锂硫电池、锂空气电池 [14-16]。下一代锂离子电池比现在使用的锂离子电池的能量密度高[17]，因此这将解决锂电池储存电量少的问题。