作為重要的民生交通工具，電動車用于居民日常代步和休閑娛樂。伴隨城鎮(zhèn)化進程的不斷推動和人民生活水平的不斷上升，人們對交通工具和出行方式也提出了更高的要求，而電池作為電動車的核心零部件之一，對電動車性能的好壞起到關鍵作用。

　　鉛酸電池

　　鉛蓄電池是目前化學電池中市場份額最大、使用范圍最廣的電池產(chǎn)品，在內(nèi)燃機起動、大規(guī)模儲能等應用領域尚無成熟替代產(chǎn)品。2013-2017年，我國鉛酸蓄電池的產(chǎn)量呈現(xiàn)波動變化趨勢，2014年，鉛酸蓄電池的產(chǎn)量為220.69百萬千伏安時，同比增長7.64%，為近五年來產(chǎn)量的峰值。隨后兩年，我國鉛酸蓄電池的產(chǎn)量都逐年下降，到了2017年，中國鉛酸蓄電池的產(chǎn)量再度回升，達到207.78百萬千伏安時，同比上升1.10%。

　　目前，我國鉛蓄電池主要應用在汽車啟動、車用動力、備用與儲能三大領域。其中，汽車啟動領域為鉛蓄電池最大應用領域，占總應用范圍的48%。

　　鎳氫電池

　　早期的鎳氫電池，是以鎳鎘電池的替代品身份出現(xiàn)，由于其安全性、穩(wěn)定性、環(huán)保型特點突出，迅速地占領了便攜式電器、電動工具、應急電源等市場，特別是鎳氫混動力汽車電池的誕生，將鎳氫電池的發(fā)展推向了高峰。目前，鎳氫電池面臨著鋰離子電池、新型燃料電池等方面的挑戰(zhàn)，隨著產(chǎn)能的逐步放大出現(xiàn)產(chǎn)量放緩的趨勢。且陸續(xù)受到國家對新能源汽車政策補貼改革的影響，我國鎳氫電池增長乏力，近幾年產(chǎn)量均逐年下降。

　　據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，2012-2017年我國鎳氫電池產(chǎn)量呈逐漸下降趨勢。2017年，我國鎳氫電池產(chǎn)量為6.35億只，同比去年下降8.58%。

　　目前，我國鎳氫電池主要應用在混合動力汽車(HEV)、吸塵器、個人護理、照明燈具以及電動工具五大領域，其中鎳氫電池在HEV領域占據(jù)90%以上的應用份額。

　　鋰電池

　　中國是世界最大的鋰電池生產(chǎn)制造基地，鋰電產(chǎn)品已經(jīng)占到全球57%的市場份額。目前，鋰電池已逐步向電動自行車、電動汽車等領域拓展。全球鋰電池需求量隨著應用領域的不斷擴展而逐年遞增。中國已是僅次于日本的鋰電池生產(chǎn)大國，市場增長空間巨大。

　　2010-2017年我國鋰電池的產(chǎn)量不斷增長。近年來3C產(chǎn)品對鋰電池需求量的穩(wěn)定增加，以及隨著新能源汽車的市場規(guī)模逐步擴大和儲能電池的需求擴大，我國鋰電池產(chǎn)量規(guī)模逐年擴大。2017年，我國鋰離子電池產(chǎn)量111.13億只，同比增長41.71%。

　　我國鋰電池廣泛應用于手機、筆記本電腦、電動自行車、電動汽車、電動工具、數(shù)碼相機等眾多下游領域，可歸為主要三類：電動交通工具類(新能源汽車及電動自行車)、工業(yè)儲能類、消費類電子產(chǎn)品。

　　三類電池優(yōu)缺點對比

　　目前，這三大類電池在性能上各有優(yōu)缺點。鉛酸蓄電池具有容量高、工作溫度范圍寬、大電流放電性能好、自放電率低、安全性能好、技術成熟、成本低廉、可循環(huán)使用的優(yōu)點，但體積比、重量比能量偏低，單體電壓較低。

　　鎳氫電池具有安全性能好、技術成熟的優(yōu)點，但存在自放電率高、電池容量不大、大電流放電性能弱、成本高、無法循環(huán)利用等問題。

　　而市場前景最被看好的鋰離子電池雖然體積比、重量比能量高、單體電壓高，但存在電池容量不大、大電流放電性能弱、技術不夠成熟、安全問題突出、成本高、無法循環(huán)利用等問題。

　　總體來看，目前鉛酸電池、鎳氫電池產(chǎn)量均呈逐漸下降的趨勢，而鋰電池的產(chǎn)量走勢趨好。

對于鋰氧電池系統(tǒng)，研究人員公認電池的充放電反應產(chǎn)生類似甜圈和氣球狀的奇特反應產(chǎn)物形狀。然而，這個形狀的如何形成仍然是一個謎。在氧氣氣氛中，原子尺度下的納米鋰-氧電池的新研究為解決這個謎題提供了新線索。

鋰-氧反應途徑的發(fā)現(xiàn)為鋰-氧系統(tǒng)中電化學過程的定量建模奠定了基礎, 為更好地設計具有高容量、更長周期壽命的鋰氧電池提供了視角。

鋰-氧電池系統(tǒng)在電動工業(yè)中是啟用技術。然而，鋰-氧電池的研究和開發(fā)受到了兩個懸而未決的問題的嚴重阻礙。第一，電池的充放電過程中電化學反應的具體路線是什么？第二，反應產(chǎn)物的形狀和反應路線的具體關系是什么？這兩個問題的答案是基本的，但對鋰-氧電池的開發(fā)至關重要。

為了解決這個理論缺陷，來自太平洋西北國家實驗室的一組研究員與中國天津工業(yè)大學和環(huán)境分子科學實驗室EMSL一起，在科學用戶設施能源部的環(huán)境分子實驗室采用先進的原位成像技術--環(huán)境透射電子顯微鏡，觀察納米鋰氧電池的充放電過程。他們發(fā)現(xiàn)氧氣與碳納米管上面的鋰反應形成亞穩(wěn)態(tài)氧化鋰。

該氧化物轉變成更穩(wěn)定的氧化鋰，并釋放將顆粒膨脹成中空結構的氧氣，產(chǎn)生甜圈形狀和氣球形狀。這種觀察更加普遍的表明：釋放的氧氣被容納的方式?jīng)Q定著鋰氧電池中反應產(chǎn)物的復雜形態(tài)的形成。這項工作的結果不僅回答了上述的兩個問題，還提供了對鋰氧電池中離子和電子傳輸與質量流耦合的了解。