重力电池是一种储存重力能量的储能装置，重力是由于重力引起的高度变化而储存在物体中的能量，也称为势能。重力电池的工作原理是利用来自电网的多余能量来提升质量以产生重力势能，然后通过发电机将势能转化为电能。重力电池产生的能量是一种可持续能源。重力电池的一种形式是降低质量，例如一块混凝土，以发电。最常见的重力电池用于抽水蓄能水力发电，其中水被抽到更高的海拔以储存能量并通过水轮机释放以发电。

最早使用重力驱动机械运动的装置是摆钟，由克里斯蒂安·惠更斯于1656年发明。时钟由使用擒纵机构的重力驱动，使钟摆来回移动。从那时起，重力电池已经发展成为可以利用重力并将其转化为电能以进行大规模储能的系统。第一个基于重力的抽水蓄能水电(PSH)系统于1907年在瑞士开发。1930年，抽水蓄能由康涅狄格电力公司传入美国。截至2019年，全球PSH总容量为168GW（吉瓦）。美国拥有23吉瓦的PSH容量，占美国能源供应系统的近2%和公用事业规模储能的95%。基于重力的抽水蓄能发电是目前世界上最大的电网储能形式。2012年，MartinRiddiford和JiMReeves开发了GravityLight的第一个功能原型，这是一种小型重力电池，现已在某些国家/地区上市销售。储能公司EnergyVault目前也在进行研究和测试，以开发更大规模的重力电池。EnergyVault由BilLGross、AndreaPedretti和RobertPiconi于2017年创立，目前正在将GravityLight创造的东西扩大到更大的规模。EnergyVault正在开发一种起重机，该起重机通过掉落混凝土块而不是水来发电。EnergyVault尚未指定其产品的发布日期，但原型正在制作中，EnergyVault的堆叠块概念正在构建为一种有前途的长期存储技术。2020年底，这家瑞士公司在Arbedo-Castione建造了六台起重机，安装在一座110米高的塔上，上下移动一块35吨重的混凝土块，可储存80兆瓦时的能量。总部位于俄勒冈州波特兰市的气候技术公司CascadiaCarbonInc.也在与不列颠哥伦比亚大学合作开发一种用于可再生电网稳定性的潜在能源电池。他们的试点项目旨在提供一个商业概念验证，可以扩展以适应千兆瓦的新太阳能和风能存储，随着世界开始对电网进行脱碳，这些存储将在未来十年上线。另一家重力电池公司Gravitricity正在研究另一种新能源存储系统的方法。Gravitricity由发明家PeterFraenkel于2011年创立，在苏格兰建造了一个15米250千瓦的重力电池原型，并于2021年开始试运行和并网。2021年4月，Gravitricity安装了一个重力电池，该电池在苏格兰的一个地点产生了第一批电力。爱丁堡。

重力电池可以有不同的设计和结构，但所有重力电池都使用相同的物理特性来产生能量。在重力电池中，物体被移动或提升，以产生转化为电能的重力势能。重力电池通过使用泵、起重机或电机将质量提升到一定高度来存储重力势能。质量被提升后，它现在根据物体的质量和提升的高度存储一定的引力势能。然后将存储的重力势能转化为电能。质量下降到原来的高度，这导致发电机旋转并发电。

重力电池的一种结构使用非常高且质量重的结构。这种高大的结构可以建在地面上，例如高楼或塔楼，或者可以在地球表面钻一个深孔，达到电池满足规格所需的一定深度。使用滑轮系统将质量提升到塔顶或孔的顶部。提升质量需要能量，但这种能量通常是在能量生产大于需求时使用的剩余能量。当多余的能量耗尽时，质量然后下降以通过发电机发电。

重力电池的一种形式是抽水蓄能水电(PSH)，这是最大的电网储能形式。PSH使用水而不是固体物质，固体物质从较低的水库泵送到较高的水库，然后通过涡轮机释放以产生能量。另一项建议使用专有的高密度液体，密度是水的2+1⁄2倍，它需要更小的水头（高度），从而减少必要基础设施的规模和成本。铁路储能是一个概念，在能源需求低的时候，多余的可再生能源被用来让重型火车车厢上坡。稍后，当它们下坡时，通过使用再生制动释放势能，充当重力电池。一个名为GravityLine的公用事业规模设施于2020年10月在内华达州开始建设。GravityLine由位于内华达州Pahrump谷的GamebirdPit砾石矿的AdvancedRailEnergyStorage(ARES)建造。这座50兆瓦的设施预计将储存来自美国西部的多余可再生能源，并满负荷提供长达15分钟的调节服务。提升重量存储(LWS)技术由Energozapas公司开发。LWS的工作原理是在相对于地球引力场（几百米高）垂直提升重物时消耗电力并在重物下降时产生能量。由压实的土壤制成的实心块充当重物。承重结构是钢筋混凝土结构，在施工机器人的帮助下建造。Energozapas技术能够构建从10MW功率开始的工业规模储能。存储寿命50年，往返效率83%。LiftRenewableEnergy使用一种重力电池。为了储存能量，浮力气体容器被绞盘拉入水中，水实际上被提升了数百米。然后循环反转，随着气体容器的上升产生电力。所需的基础设施相对较少，电池可以安装在主要人口中心附近，往返效率为85%以上。该系统可以从KWH扩展到GWH。EnergyVault正致力于开发大型重力电池。他们正在开发的重力电池是一个由混凝土块建造的储能塔。120米的起重机利用电网的多余能量来提升和堆放混凝土块，每块重达32公吨。当砖块被降低以通过转动发电机产生能量时，能量被回收。一个商业单位可以存储20MWh或能源，或者足以每天为2,000个瑞士家庭供电。Gravitricity的重力电池单元由一个可转换的电动绞盘/发电机、电缆、一个大重量和垂直竖井组成，该竖井最初使用废弃的矿井进入地下150至1500米。电动绞盘将重达500至5000吨的重物提升到竖井顶部。当重量降低时，它会在磁场中旋转电动绞盘以产生能量。该系统产生10兆瓦时的电力，足够13,000户家庭使用两小时。还可以控制电池以快速减轻重量，以获得少量高功率能量。

GravityLight是一种小型重力灯，通过手动提起一袋岩石或沙子，然后让它自行下落以产生能量。GravityLight旨在帮助世界上近10亿没有电力来源的人，因为它将消除没有电的人依赖煤油灯的需要，煤油灯昂贵、危险、和污染。

重力电池的成本因设计而异。抽水蓄能水电的运营成本为165美元/千瓦时，平准化存储成本(LCOS)为0.17美元/千瓦时。PSH系统的泵和涡轮机以高达90%的效率运行。EnergyVault提出的重力电池系统的建筑价格从7到800万不等，但LCOS为0.05美元/kWh，往返效率为88-92%。与锂离子电池的LCOS（0.25美元/kWh-0.35美元/kWh）相比，这要便宜50%。Gravitricity的250kW演示器预计将耗资125万美元，承诺50年的使用寿命和80-90%的效率。与锂离子电池相比，使用悬挂在废弃矿井绞车上的2000吨重物的重力存储装置的相对成本表明，尽管前期成本很高，但此类设备的25年使用寿命——在使用期间容量没有下降使用——为大规模电网平衡目的提出了令人信服的建议。与只能在特定条件或特定区域运行的抽水蓄能水电、太阳能电池板和风力涡轮机不同，EnergyVault和Gravitricity提出的重力电池可能有更广泛的适用场所。重力电池将使太阳能和风能更加可行，因为它们可以存储高峰时段产生的多余能量，并在以后需要时进行分配。

重力电池旨在与可再生能源解决方案搭配使用，这些解决方案的来源（阳光、风等）经常变化，不一定与需求一致。希望它们比化学电池具有更好的长期成本，同时比抽水蓄能等其他传统存储解决方案具有更少的环境问题。预计重力电池系统将能够在峰值消耗期间快速提供电力，这可能使它们能够补充或替代化石燃料峰值发电厂。单重系统有望在不到一秒的时间内实现全发电。因此，更大规模地实施重力电池将减少对化石燃料的需求，从而显着减少二氧化碳排放。重力电池比锂离子电池更环保，因为锂离子电池的寿命较短，需要处理时会出现问题。

从1870年到1930年，重力电池一词被用来描述一系列流行的电池类型，其中重力用于根据化学成分各自的密度来保持化学成分的分离。