動力電池是純電動汽車驅(qū)動能量的唯一來源，直接關(guān)系到電動汽車的動力性能、續(xù)航能力和安全性。從純電動汽車成本構(gòu)成看，動力電池系統(tǒng)占據(jù)了新能源汽車成本的30%～50%。動力電池技術(shù)一直影響著電動汽車實用化的進(jìn)程。根據(jù)動力電池的使用特點、要求、應(yīng)用領(lǐng)域不同，國內(nèi)外動力電池的研發(fā)歷史大致如下。

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第一代動力電池為鉛酸動力電池，主要是閥控密封式鉛酸動力電池，其優(yōu)點是大電流放電性能良好，價格低廉、資源豐富、回收率高，缺點是質(zhì)量比能量低，主要原材料鉛有污染。新開發(fā)的雙極耳卷繞式閥控密封式鉛酸動力電池已經(jīng)通過混合動力汽車試用，其能量密度比平板涂膏式鉛酸動力電池有明顯提高。閥控式密封鉛酸動力電池一度成為重要的車用動力電池，應(yīng)用在眾多歐洲和美國汽車公司開發(fā)的電動汽車（Electric Vehicle，EV）和混合動力汽車（Hybrid Electric Vehicle，HEV）上，但新一代鉛酸動力電池的比能量和循環(huán)次數(shù)仍存在嚴(yán)重的限制。未來使用鉛酸動力電池來驅(qū)動在高速公路上行駛的電動汽車是不實際的，但價格優(yōu)勢使其在輕度混合或者短途行駛的電動汽車（如觀光車）中仍占一席之地。

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第二代動力電池為堿性動力電池，如鎳鎘動力電池、鎳氫動力電池。鎳鎘電池因存在鎘污染問題，歐盟各國已禁用于動力電池，鎳氫動力電池的性價比明顯比鉛酸動力電池高，是目前HEV的主要動力電池。鎳氫動力電池具有良好的耐過充、過放能力，不存在重金屬污染問題，而且在工作過程中不會出現(xiàn)電解液增減現(xiàn)象，可以實現(xiàn)密封設(shè)計、免維護(hù)。與鉛酸動力電池和鎳鎘動力電池相比，鎳氫動力電池具有較高的比能量、比功率及循環(huán)壽命。

鎳氫動力電池的記憶效應(yīng)不是很明顯，而且隨著充放電循環(huán)的進(jìn)行，儲氫合金逐漸失去催化能力，鎳氫動力電池的內(nèi)壓會逐漸升高，影響到其使用。此外，鎳金屬昂貴的價格，也導(dǎo)致成本較高。目前，電動汽車用鎳氫動力電池已實現(xiàn)了批量生產(chǎn)和使用，是混合動力汽車研制中應(yīng)用最多的車載動力電池類型。

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第三代動力電池為鋰動力電池，鋰動力電池的能量密度高于閥控式密封鉛酸動力電池和鎳氫動力電池，質(zhì)量比能量達(dá)到200W·h/kg（PLIB），動力電池單體電壓高（3.6V），待其安全問題解決以后將是最具競爭力的動力電池。鋰動力電池具有相對較高的工作電壓和較大的比能量，是鎳氫動力電池的3倍。鋰動力電池體積小，重量輕，循環(huán)壽命長，自放電率低，無記憶效應(yīng)且無污染。

鋰動力電池的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括石墨陽極、鋰離子金屬氧化物構(gòu)成的陰極和電解液（有機(jī)溶劑溶解的鋰鹽溶液）。最常見的鋰動力電池以炭為陽極，以碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯溶解六氟磷酸鋰溶液為電解液，以二氧化錳酸鋰為陰極構(gòu)成的鋰動力電池輕巧結(jié)實，比能量大，單體電壓約為3.7V。

電動汽車用鋰動力電池是在一次性鋰動力電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是目前純電動車用動力電池研發(fā)的主要方向。鋰動力電池是繼鎳氫動力電池之后，最受研發(fā)機(jī)構(gòu)和汽車廠商青睞的具有潛力的車載動力電池。在鋰動力電池中，磷酸鋰動力電池的比能量、比功率以及運行電壓相對較低，在大型純電動汽車應(yīng)用方面鈷酸鋰和錳酸鋰動力電池等更具優(yōu)勢。

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第四代動力電池為質(zhì)子交換膜燃料電池和直接甲醇燃料電池，其特點是無污染，放電產(chǎn)物為H2O，是真正的電化學(xué)發(fā)電裝置。燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池，電就被生產(chǎn)出來。它從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等，像一個動力電池，但實質(zhì)上它不能“儲電”，而是一個“發(fā)電廠”。

燃料電池是一種使用燃料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的裝置，所用燃料包括純氫氣、甲醇、乙醇、天然氣以及現(xiàn)在使用最廣泛的汽油。按電解質(zhì)的種類不同，燃料電池可分為堿性燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池等。在燃料電池中，磷酸燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池可以冷啟動和快啟動，也可以作為移動電源，滿足特殊情況的使用要求，更加具有競爭力。最常見的是以氫氣為燃料的質(zhì)子交換膜燃料電池，由于燃料價格便宜，無化學(xué)危險，對環(huán)境無污染，發(fā)電后產(chǎn)生純水和熱，這是目前其他所有動力電池?zé)o法做到的。質(zhì)子交換膜燃料電池以純氫為燃料，以空氣為氧化劑，不經(jīng)歷熱機(jī)過程，不受熱力循環(huán)限制，因此能量的轉(zhuǎn)換效率高，是普通內(nèi)燃機(jī)熱效率的2～3倍。

閥控式密封鉛酸動力電池、鎳氫動力電池和鋰動力電池均屬于電能轉(zhuǎn)換和儲能裝置，動力電池本身并不能發(fā)出電能，必須對動力電池進(jìn)行充電，將電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，使用時再將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茏鳛檐囕d動力，所以這類動力電池目前仍然要消耗礦物燃料發(fā)出的電能。燃料電池是車載動力最經(jīng)濟(jì)、最環(huán)保的解決方案，但是要實現(xiàn)商業(yè)化還有許多問題需要解決，如價格昂貴，采用貴金屬鉑、銠作為催化劑，氫的儲存運輸?shù)葐栴}。