根据化学反应类型，化学储能可分为电化学储能、热化学储能和光化学储能。

电化学储能是通过发生可逆的化学反应进行化学能和电能转换，实现电能量的储存或释放，其特点是能量密度大、转换效率高、建设周期短、站址适应性强等。根据化学物质，电化学储能可分为铅酸电池、液流电池、钠硫电池、锂离子电池、超级电容器等储能形式。

铅酸电池是以二氧化铅和海绵状金属铅分别为正、负极活性物质，硫酸溶液为电解质的一种蓄电池。具有自放电小、电池寿命长、抗震动、比容量高、大电流性能好、高低温性能较好、价格低廉、制造及维护成本低、无“记忆效应”、电池失效后的回收利用技术比较成熟及回收利用率高等优点。随着铅酸电池性能的改进和成本的降低，其作为电动车用电源、不间断电源、军用电源、电力系统负荷均衡的储能电源等，已经在各个行业得到了广泛应用。

液流电池是正负极活性物质均为液态流体氧化还原电对的电池。具有循环寿命长、储能容量大、可超深度放电等优点，主要包括钒液流电池、锌溴液流电池和铁铬液流电池等。钒液流电池以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子为电池充、放电时正、负极电极反应的活性物质，根据电解液的浓度及电池的充放电状态，电解液中的钒离子的存在形式会产生一些变化，从而对电池正极电对的标准电极电势产生一些影响。钒液流电池除具有液流储能电池的优点外，由于电解质金属离子只有钒离子一种，还能够避免充放电时因为离子互串而导致的电解液污染问题，并且钒电解质溶液可循环使用和再生利用，节约资源，因此在太阳能、风能等可再生能源利用、电力系统用户端“调峰填谷”、应急和备用电源以及军事领域有着广泛的应用前景。锌溴液流电池发明于19世纪70年代早期，是一种内有液体流动的电池，包含一个电化学反应器。通过该反应器，电解液从外部储罐流入电池槽里的锌反应堆板，形成循环系统。该电解液包含了以一种盐复合物形式存在的溴，由泵输送，该复合物降低了溴的蒸气压力，使存储和系统操作更安全，同时电解液的变化可以调整电池能量特性。锌溴液流电池具有较高的能量密度和功率密度以及优越的循环充放电性能，在近常温下工作，不需要复杂的热控制系统，其大部分构件由聚乙烯塑料制成，便宜的原材料和较低的制造费用使其在成本上具有竞争力。

钠硫电池以钠和硫分别用作钠硫电池阳极和阴极，Beta-氧化铝陶瓷同时起隔膜和电解质的双重作用。钠硫电池具有原材料丰富，容量大、体积小、能量密度和转换效率高、寿命长、不受地域限制等优点，是一种能够同时适用于功率型储能和能量型储能的储能电池。

锂离子电池是以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称，充电时锂原子变成锂离子通过电解质向碳极迁移，在碳极与外部电子结合后作为锂原子储存，放电时整个过程可逆。锂离子电池具有高安全性，其环境适应性较强，而且对环境无污染；高储能效率，高的能量保持与恢复能力；长寿命，降低维护成本；放电平台比较平坦，电池输出电压非常平稳；原料资源丰富等优点。

超级电容器又称电化学电容器。其结构和电池的结构类似，主要包括双电极、电解质、集流体、隔离物4个部件，具有功率密度高、循环寿命长、低温性能好、安全、可靠、环境友好等优点。超级电容器按正、负电极的储能机制主要划分为3类：正、负电极都以双电层为主要储能机制的双电层电容器，正、负电极都以准电容为主要机制的电化学准电容器，以及两电极分别以双电层和准电容为主要机制的混合型电化学电容器。

热化学储能是利用储能材料相接触时发生可逆的化学反应来储、放热能；如化学反应的正反应吸热，热能便被储存起来；逆反应放热，则热能被释放出去。热化学反应储热具有更大的能量储存密度，而且不需要保温，可以在常温下无损失地长期储存热能。用于储热的化学反应必须满足：反应可逆性好，无副反应；反应迅速；反应生成物易分离且能稳定贮存；反应物和生成物无毒、无腐蚀、无可燃性；反应热大，反应物价格低等条件。但是热化学储能反应复杂、技术成熟度较低，大多处于实验室研究阶段。

光化学储能是指利用光化学反应进行储能的技术。光化学反应又称光化作用，是指物质一般在可见光或紫外线的照射下而产生的化学反应，是由物质的分子吸收光子后所引发的反应，一般包含双分子光加成反应和单分子光致异构反应，而单分子光致异构反应又可细分为几何异构和价键异构两种。光化学储能在太阳能存储领域中具备诱人的应用前景。其优点在于能够在同一时刻完成对太阳光的捕获和存储两个环节，无需增添其他能量转换设备，储能方式显得更加省事便捷。但是光化学储能反应复杂、技术成熟度较低，大多处于实验室研究阶段。