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首先原理上电池是将电能转化为化学能，而飞轮是将电能转化为机械能。

飞轮储能不受温度变化的不利影响，可以在更宽的温度范围内运行，而由于温度会影响电池内阻，因此很多电池在不同的温度下的放电效率都不同，而且有些电池在高温下会有很严重的安全隐患，例如钠硫电池。

飞轮储能主要是由惰性或良性材料制成，因此对环境的潜在破坏也较小。而很多电池如果处理不当的话，会对环境造成很严重的危害，例如最经典的铅酸电池。

飞轮的另一个优点是，通过简单地测量转速，就有可能知道所存储的确切能量。而很多电池很难确定存储的确切能量。

与大多数只能运行有限时间的电池不同，飞轮的使用寿命可能不确定。不过总体来说，飞轮的寿命要明显长于电池，一般飞轮的寿命可以达到十年到十五甚至二十年，电池的寿命虽然是按充放电次数计算的，不过一般只有几年。

飞轮的维护成本也很低，大多数现代飞轮通常是密封的设备，在整个使用寿命中需要维护最少的。真空外壳中的磁性轴承飞轮（例如上述NASA模型）不需要任何轴承维护，因此在总寿命和能量存储容量方面均优于电池，而机械轴承飞轮系统由于磨损具有有限的寿命。

电池的形状上可以设计成与各种各样的配置相匹配的样子，而飞轮的最小容量必须占据一定的面积和体积，因为它存储的能量与其质量和转速的平方成正比。随着飞轮的变小，其质量也会降低，因此速度必须增加，因此材料上的应力会增加。在尺寸受到限制的情况下（例如，在火车底盘下方），飞轮可能不是可行的解决方案。

飞轮的自放电率非常快，而电池相对来说可以在不充电的情况下放置更长时间，飞轮的响应速度很快，可以在短时间内提供大量电流，这也是很多电池做不到的，因此两者使用的场合不同。