1.前言
　　電動車通常包括電動汽車、混合動力源電動車、電動摩托車、電動自行車及一切電動代步的休閑車等。目前全世界汽車廠家紛紛開發并推廣使用電動車，電動車的蓬勃發展及遠大前景，促進了電池技術的發展，世界各大汽車公司紛紛投巨資并采取結盟的方式研究各種類型的電池。
2.鉛酸電池(第一代電池)終將要退出
　　鉛酸電池的應用歷史最長，也是最成熟，成本售價最低廉的電池。當前存在的主要問題是一次充電的行程短，一般約在30-40km；就是快速充電也要4-6h，且質量能只有30Wh/kg。為此人們一直探索著如何改進鉛酸電池的性能，開發能量效率更高、穩定性更好，電荷容量更大的新電池。這里講的電池都是指可通過相應手段使電池能恢復性能的電池，即可充電的各種二次電池，可加注燃料的燃料電池，以及可通過更換鋅片的鋅空氣二次電池等。
　　在改進鉛酸電池性能方面，人們現在已在廣泛使用免維護電池。免維護電池給人們帶來了使用的方便性。為使使用鉛酸電池更可靠，人們開發了膠體電池。膠體電池也是鉛酸電池范疇的二次電池。它依然用密度為1.28g/cm3的硫酸水溶液，但在其中添加了Na2OSiO2，電解液呈膠體狀--乳白色的凝膠，構成了膠體電解質。膠體的狀況會隨著溫度和電場的作用而變化。當電池放電時，膠體的凝聚性會更明顯；溫度降低，膠體內部溶液擴散遷移及傳導性變差，內電阻增加。在溫度升到30℃以上，外施單格電壓超過2.6V，要產生充電氣泡；充電時間過長，溫度過高，特別是單格電壓超過2.7V，膠體常常會發生水解，放出大量H2和O2，并伴有硫酸和水外溢，膠體變成了液態。如及時停止充電，下降溫度，去掉外電壓，膠體還可重新恢復。它的性能、價格與鉛酸電池差不多，只是由于膠體電解質具有不易滲漏性，能保證電源使用的可靠性。即使電池殼體產生了裂紋也可繼續使用，不會產生對車輛的腐蝕作用。因此其可適用于道路狀況差(鄉間土路)和用電負荷變化大的車輛，如在中西部地區的山區、半山區、鄉村使用車輛的電池，軍用車輛的起動用電池，以及由于環保要求，限制酸腐蝕的特種車輛等用的電池。由于電解質中有Na2SO4存在，在極板硫化過程中，會同時產生硫酸鉛、硫酸鍋結晶，從而防止了極板生成粗大的硫酸鉛結晶體，使極板不易硫化，容易再次充電活化；不易喪失極板的多孔性；還能防止正極板上生出尖銳的硫酸鉛突起，避免隔板被刺穿形成極板間短路。從壽命講，膠體電池是現在泛用鉛酸電池的4倍以上，在50℃-30℃仍能很好工作，且工作性能相當穩定，可謂是比鉛酸電池性能有了大幅度提高。估計此電池還能比普通鉛酸電池能多存在一段時間，但此電池畢竟是鉛酸電池。隨著人們對環保要求的深入，含鉛的重金屬產品將會在2004年隨著世界禁鉛運動的深入而逐漸被淘汰。盡管膠體電池有許多優點，但終歸也要退出歷史舞臺。
3.第二代電池具有較好的發展勢頭
3.1鎳氫電池將會有一席之地
　　鎳氫電池是目前人們看好的第二代電池之一，是一取代鎳鎘電池的產品，當然也是取代鉛酸電池的產品。
　　鎳氫電池的生產過程中，存在著燒結體技術和發泡體技術兩種。一般的生產廠家都經歷了一個從發泡體向燒結體技術發展的過程。以燒結體技術對鎳氫電池正板進行處理，電池的內電阻會大幅度減少，具有放電電壓穩定和能進行大電流放電的特性。
　　燒結體鎳氫電池還具有電池不易老化，不需要預充電，以及低溫放電特性比較好等優點。經燒結處理的正極，其鎳化合物粒子會轉換成活性的鎳化合物，能確保電池有平衡的輸出電壓，且具長時間的性能穩定性、長壽命和電池不老化。以發泡鎳技術生產的電池在放置一段時間后，要有20%左右的電荷量流失。將這樣的電池裝車會發現與裝新電池的差距很大，也說明其老化現象十分明顯。為避免發泡鎳電池的老化所造成的內阻增高，發泡鎳電池在出廠時必須得進行預充電，且要提醒用戶，使用此種電池的放電電壓不能低于0.9V(單元體電池)，給用戶的使用帶來了極大的不方便。除此外，發泡鎳電池的工作電壓極不穩定，不能進行長時間存放和流通。這也給銷售和用戶造成了很大負擔。
燒結體鎳電池由于鎳極本身就是活性體，無需進行任何活性處理，不用進行預充電，能長時間的擱置和流通，從而為電池的使用提供了方便條件。燒結鎳電池同樣具備鎳電池的低電阻和大電流，還具有發泡體鎳電池所無法達到的低溫工作特性。因此可以說，存在著重金屬鎘污染的鎳鎘電池終究要被鎳氫電池所取代。而鎳氫電池中的燒結體技術鎳氫電池將以其優異的性能取代發泡體技術鎳氫電池，發泡鎳氫電池在電池發展史上將僅是曇花一現的產品而已。鎳氫電池現在正得到廣泛應用，但由于其存在著高溫使用電荷量急劇下降等缺點，其也并非是一理想電池，也有可能只是一個過渡性的二次電池。?
3.2鎳鋅電池可能是電動車的理想動力源
　　新型密封鎳鋅電池具有高質量能、高質量功率和大電流放電的優勢。這種優勢使得鎳鋅電池能夠滿足電動車輛在一次充電行程、爬坡和加速等方面對能量的需求。鎳鋅電池是美國國家能源研究公司(ERC)開發和生產的產品，廈門電池總廠已與其合作引進了此產品。鎳鋅電池是一極具競爭力的電池。其質量能與鎳氫電池相當，體積能量已超過鎳鎘電池，小于鎳氫電池。大電流放電，電池的電壓將在寬廣的范圍是平衡的，且具很長的使用壽命。下面以12V·30Ah密封鎳鋅電池為例，介紹一下鎳鋅電池性能。如以C/3放電，電池電荷容量≥30Ah，以C/3大電流連續放電≥22.5Ah；以C/3放電，質量能≥50Wh/kg，體積能≥90Wh/L；瞬間質量功率≥150W/kg(20%荷電狀態，5C放電30s)，體積功率≥250W/L(20%荷電狀態，5C放電30s)；瞬間再生質量功率≥80W/kg(80%荷電狀態，2C放電10s)，體積功率≥150W/L(80%荷電狀態，2C放電10s)；充電時間運≤3.5h，快速充電≤1h(40%荷電狀態，20A充電或80%荷電狀態，7A充電)；循環壽命≥500次(C/3放電，80%放電深度)或C/3≥450次(C/3放電，100放電深度)。特別值得一提的是自放電抗電荷量衰減性十分好，在室溫下擱置一個月，自放電量不到30%額定電荷量。在50℃高溫，以C/3放電，電池電荷量衰減≤10%額定電荷量，而在-15℃，C/3放電≤30%。此電池與鉛酸電池外廓上具有很好的兼容性。12V·30Ah電池的長×寬×高=325mm×94mm×163mm，質量8kg，體積4.98L。12V·10Ah電池的長×寬×高=152mm×98mm×99mm，質量2.7kg，體積1.47L。凡現在應用鉛酸電池的車輛，均可換用鎳鋅電池。從現在的價格看，鎳鋅還顯稍貴些，但相信待其應用量上去后，價格自然會降下來，由此可以說，鎳鋅電池有可能成為電動車的理想動力電源。
3.3鋰電池前景樂觀
　　1990年以后，由于日本開發成功鎳氫電池得到了人們的高度重視，應用量急速增加。但自1994年日本新力電池公司推出鋰離子電池后，人們又開始認同鋰電池，一些鎳氫電池企業紛紛轉產生產鋰電池。一時間人們所熱崇的鎳氫電池似有被冷落的意思。
鋰電池可分為鋰離子電池和鋰分子(高聚合物)電池兩種。鋰電池具有體積小，質量能和質量功率高、電壓高、高安全性(固態)、環保性好和無污染性等優點。鋰電池的能量密度(體積能和質量能)幾乎是鎳鎘電池的1.5-3倍，也就是說在同樣大小能量的情況下，鋰電池的體積和質量可減小1/2左右。單元電池的平均電壓為3.6V，相當于3個鎳鎘或鎳氫電池串接起來的電壓值。能減少電池組合體的數量，從而因單元電池電壓差所造成的電池故障的概率可減少許多，也就是說大大延長了電池組合體的壽命。
相對于鎳鎘電池和鎳氫電池，充電時不用先進行放電(因鋰電池無記憶性)，給使用帶來了極大的方便性，同時也節省了電能。鋰電池還具備自放電低的優點在非使用狀態下貯存，內部幾乎不發生化學反應，相當穩定。鋰電池的自放電率僅為5%-10%。由于鋰電池不含有鎘、汞和鉛等重金屬，因此可以說是一綠色的環保電池。
　　由于鋰離子(分子)電池的負極采用的是硬石墨電極，從端子電壓的測定就能清楚知道電池所剩的電荷量，具有檢測精度高等實際應用上的優點。據報道，現一般的鋰離子電池質量能為100Wh/kg，質量功率高達1500W/kg，是鎳氫等電池無法與之相比的。這也是人們所以看中鋰電池的根本所在。
然而，在開發鋰電池過程中，也是經歷了一些技術進步和不斷完善的過程。
首先，鋰電池處于過充電狀態時，鈷系鋰電池要將正極材料氧化鋰鉆分解成強還原劑氧化鈷，要使鋰在極板上形成樹枝狀的針尖狀物質。此樹枝狀針尖狀物質極易刺穿正極板間厚度僅數微米的隔離膜而造成短路。造成強還原劑和強氧化劑發生化學反應，從而急劇釋放出大量能量，引起電池爆炸和引發火災。為此人們將鈷系改成錳系，有效解決了上述問題。
　　其次是選擇特殊的隔離膜材料，使之能在過充電電池溫度上升到一定溫度時熔融，起到保護作用。
第三是加裝安全閥，防止高溫環境下電解液汽化，以避免壓力升高造成意外。人們在解決了這個難題后，現鋰電池安全性也就可有了保證。
為進一步增進鋰電池的安全性，人們在實際應用鋰電池時往往還要加裝鈕電池保護電路模塊(PCM)。它由IC和MOSFET開關等主要元件組成，具有過充電(小于4.25-4.35V)保護和過放電(大于2.75-2.8V)保護，以及過電流保護功能。
　　此外，在PCM上還可加PTC或NTC等溫度傳感器進一步監控充電時的溫度是否正常。還可加上ID碼識別電池種類，以確定適合的充電方式，或加上顯示燈，給予顯示電池剩余電荷量。
總之，鋰電池已日臻完善，在電動車上它大有取代鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池之勢，它將隨著電動車的普及發展而成長壯大。在環保日漸人心，在為子孫后代節省化石能源的責任感下，電動車定會得到大發展，鋰電池也將呈亮麗的發展之勢，它將與燃料電池一并成為21世紀電動車的主要電池。
4.燃料電池及其技術發展狀況
　　燃料電池是人們努力開發的一種電池。各公司都在致力于開發甲醇改質氫燃料電池、汽油改質氫和純氫燃料電池，且將其裝車進行著試驗，有可能在2004年比較成熟和具有實用意義的燃料電池車將投放市場。特別是燃料電池的過渡型車型--燃料電池混用鋰離子電池的電動車，如三菱的MFCV是極有成功希望的車。三菱已設定了2005年達到實用化。
常用的燃料電池較多，這里主要談兩種。
4.1MK900燃料電池組
　　目前加拿大巴拉德(Ballard)動力系統公司又推出了功率最大的MK900燃料電池組，并已著手進行批量生產上市。?
　　MK900的體積只有現產品MK700的一半，一般的車輛只用一個燃料電池組即可，其功率為75kW，質量比用MK700減少30%；其體積功率為1.3kW/L。MK900型燃料電池能在-25℃的低溫下能正常工作。MK900燃料電池采用甲醇改質供氫。它將取代當今世界一些燃料電池車所裝用MK700，如Necar4、P2000、本田FCX和日本FCV等車。從現在看，MK900大有席卷燃料電池車用燃料電池之勢，然而它畢竟還是甲醇改質氫燃料電池范疇。從燃料供應、生產和使用成本上看價格還顯高一些，使用起來還很不方便。
美國賓西法尼亞大學已開發出甲燒等碳氫化合物燃料的新型燃料電池，其成本大大低于以氫為燃料的燃料電池。該燃料電池的最大特點是甲烷氣體與氧直接反應產生電能，其效率高，安全性好，便于儲存運輸，成本低廉。
　　產品開發過程中，也試用過其它碳氫化合物，但由于其化學反應后很容易在鎳正電極上產生積碳等集聚物，故被放棄。在改用銅和陶瓷混合物制造的正極后，有效解決了一些燃料的積碳等集聚物問題，同時也最后才確定了甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等5種氣體燃料為最佳燃料。
目前此燃料電池的能量轉換效率還比較低。但其工作原理已有了很大發展，已從燃料電池只能由氫和氧結合生成電和水，發展到了利用甲烷等氣體與氧化合生成電和水。此電池經改進后，還可直接使用汽油和柴油。據此，此燃料電池的發展，極具實際使用意義。此工作原理燃料電池開發成功，并經不斷完善后，極有可能成為燃料電池的主流，進而取代生產成本和使用成本都很高的氫燃料電池。?
4.2鋅空氣電池
　　鋅空氣電池亦稱鋅氧電池，是金屬空氣電池的一種。鋅空氣電池現在的質量能已達到了230Wh/kg，幾乎是鉛酸電池的8倍。也就是在相同質量的情況下，電動車"充"一次電的行程是鉛酸電池的8倍。根據計算，鋅空氣電池質量能的理論值是1350Wh/kg，可見鋅空氣電池的發展空間非常大。
鋅空氣電池只能采取抽換鋅電極的辦法進行"機械式充電"。更換電極的時間在3min即可完成。換上新的鋅電極，"充電"即告結束。它是一種有別于利用市電充電的常規二次電池的新型二次電池。"充電"時間極短，非常方便。可隨車攜帶一些鋅電極，為使用帶來了極大方便。如此種電池得到發展，省去了充電站等社會保障設施的興建。鋅電極可在超市、電池經營點、汽配商店等購買，對普及此電池電動車十分有利。
鋅空氣電池是以活性物質鋅作為正極，以空氣中的氧作為負極的電池。在原理上等同于鋅--固體燃料在燃燒，從此意義上理解也可稱其為燃料電池。負極活性物質氧直接來源于空氣，不受電池體積大小的影響，電池的體積只取決于正極材料的大小。因此其體積能和功率相當高。?
　　空氣是無形的，不能直接構成電板，需利用多孔的石墨作為負極。空氣中的氧要溶解到電解液中，隨后為石墨吸附。正極鋅與吸附的氧產生電化學反應，產生電流。鋅不間斷進行氧化，不間斷釋放出電流。只要有鋅和空氣，就能進行鋅氧化"燃燒"。從理論上講石墨電極不損耗，只參予工作，因此可不必更換。鋅要隨所提供電能的增加而減少，直至耗盡。此時要換裝新的鋅電極。從正電板看，鋅空氣電池是一個完整的電池，而對于負極來說，其充其量只是個能量轉換器，但鋅空氣電池確確實實是二次電池。現在試驗電池的電荷容量僅是鉛酸電池的5倍，不甚理想。但5倍于鉛酸電池的電荷量已引起了世人的關注，美國、墨西哥、新加坡及一些歐洲國家都已在郵政車、公共汽車、摩托車上進行試用。
　　鋅空氣電池于1993年始于德國，經過幾年的努力現已基本成熟，且也可工業化生產。美國的鋅空氣電池采用的鋅粉，配合液體氫氧化鉀使鋅粉在空氣中進行氧化生成電能。這種電池具有體積小，電荷容量大，質量小，能在寬廣的溫度范圍內正常工作，且無腐蝕，工作安全可靠，成本低廉等優點，也許是一極有前途的電動車用電池。?