随着可再生能源（RES）在电网中的渗透率不断提升，固定式储能（ES）电池的需求也在持续增长。各国政府和各州纷纷出台激励措施和政策，并设定了明确的目标，以推动电池储能的扩展。根据IDTechEx的预测，到2035年，全球锂离子电池储能系统（BESS）市场的总值将达到1090亿美元，全球累计安装的锂离子BESS容量将超过4.4太瓦时（TWh）。
锂离子电池（LIB）目前在BESS技术领域中占据主导地位，全球90%以上的电化学储能系统都采用了这种技术。在过去十年中，锂离子电池凭借其卓越的性能和快速的成本下降，取得了显著的增长，这主要得益于电动汽车（EV）市场对锂离子电池需求的激增。以2023年为例，电动汽车、储能系统（ESS）和消费电子产品对锂离子电池的总需求约为960吉瓦时（GWh），相比2021年的400吉瓦时有了显著增长。虽然电动汽车领域仍占据着锂离子电池总需求的主导地位，但储能系统对锂离子电池的需求也在持续增加，预计到2023年，这一领域的需求占比将达到10%。
展望未来，其他BESS技术有可能逐渐从锂离子BESS中抢占市场份额。锂离子电池的材料供应限制可能会使其他基于更为丰富材料的BESS技术在成本上更具竞争力。这些技术可能包括钠离子电池、氧化还原液流电池（RFB）、金属空气电池和热电池等。此外，其中一些技术能够在较长的存储时间内，以每千瓦时的成本计算，比锂离子电池更具成本效益。尽管如此，IDTechEx预计，锂离子电池将在中期内继续主导固定式BESS市场。这些替代性BESS技术可能还具有其他潜在优势，例如更易回收的材料以及避免使用易燃电解质，从而提高了安全性。
图：锂离子市场需求（图源：IDTechEx）
锂离子BESS的安全性仍然是市场中一个重要的议题。BESS故障的根本原因可能与安装不当、设计缺陷、制造问题或BESS性能超出其设计规格有关。通常认为，LFP（磷酸铁锂）电池相较于NMC（镍钴锰）电池更为安全，尽管这一点并不总是绝对的。LFP电池通常具有更高的热稳定性，因此发生热失控的风险较低，但一旦进入热失控阶段，其危险性可能更高。为了降低热失控的风险或防止火灾蔓延，可以引入不同的材料和子系统。然而，BESS的安全性仍然是一个不断创新的领域。本报告详细分析了BESS故障的根本原因、热失控及其影响、电池化学和形态的作用、安全设计、热管理技术（如强制空气冷却和液体冷却）、电池火灾测试和相关法规。
LFP电池除了可能提升系统安全性外，还能降低锂离子BESS的成本并延长其使用寿命。因此，LFP现在成为锂离子BESS市场中的主导化学成分。然而，使用LFP电池的BESS在系统级的能量密度低于采用NMC电池的BESS。为了抵消这一差距，许多中国企业推出了采用更大电池格式的BESS技术，催生了容量达到5兆瓦时（MWh）或更大的“集装箱式”BESS。这种更大的电池通常具有更高的能量密度，并更好地利用了BESS容器内的空间，从而增加了系统级的体积能量密度。对于特定项目容量而言，这意味着所需的BESS数量减少，从而可以在更小的占地面积上安装系统，缩短安装时间并降低项目成本。虽然能量密度在电网级BESS领域的重要性不如在电动汽车领域那么高，但随着LFP的转型和其主导地位的日益提升，提供具有更高能量密度的LFP BESS将成为BESS集成商脱颖而出的关键因素之一。
