新能源汽車動(dòng)力電池可以分為動(dòng)力電池和燃料電池兩大類，動(dòng)力電池用于純電動(dòng)汽車（EV），混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（HEV）及插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（Plug in Hybrid Electric Vehicle，PHEV）；燃料電池專用于燃料電池汽車（Fuel Cell Vehicles，F(xiàn)CV）。

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適用于純電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池，可以歸類為鉛酸動(dòng)力電池、鎳基動(dòng)力電池（鎳-氫及鎳-金屬氫化物動(dòng)力電池、鎳-鎘及鎳-鋅動(dòng)力電池）、鈉基動(dòng)力電池（鈉-硫動(dòng)力電池和鈉-氯化鎳動(dòng)力電池）、鋰動(dòng)力電池、空氣動(dòng)力電池等類型。

在僅裝備動(dòng)力電池的純電動(dòng)汽車中，動(dòng)力電池是汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的唯一動(dòng)力源。而在裝備傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)（或燃料電池）與動(dòng)力電池的混合動(dòng)力汽車中，動(dòng)力電池既可扮演汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要?jiǎng)恿υ吹慕巧?，也可充?dāng)輔助動(dòng)力源的角色。在低速和啟動(dòng)時(shí)，動(dòng)力電池扮演的是汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要?jiǎng)恿υ吹慕巧?；在全?fù)荷加速時(shí)，動(dòng)力電池充當(dāng)?shù)氖禽o助動(dòng)力源的角色；在正常行駛或減速、制動(dòng)時(shí)，動(dòng)力電池充當(dāng)?shù)氖莾?chǔ)存能量的角色。

目前，鋰動(dòng)力電池處于高速發(fā)展階段，在諸如日產(chǎn)Leaf、豐田普銳斯plugin、特斯拉ModelS、通用Volt、福特FocusEV以及寶馬i3等新能源汽車上都采用鋰動(dòng)力電池。此外，鋰資源較為豐富，價(jià)格也不貴，可以說在純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池中，鋰動(dòng)力電池是目前最被市場(chǎng)看好的動(dòng)力電池。

鉛酸動(dòng)力電池、鎳氫動(dòng)力電池、鋰動(dòng)力電池和鋰聚合物動(dòng)力電池的比能量、比功率、安全性等基本性能的比較如圖所示。通過比較可以發(fā)現(xiàn)，目前這幾種動(dòng)力電池技術(shù)仍然沒有一種能夠占據(jù)每個(gè)方面性能都有優(yōu)勢(shì)的地位。這說明目前在電動(dòng)汽車應(yīng)用領(lǐng)域出現(xiàn)這些不同種類動(dòng)力電池共存情況的原因，也是各種動(dòng)力電池技術(shù)在不同程度上存在的缺陷導(dǎo)致電動(dòng)汽車的發(fā)展受到制約，而未大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的原因。

 

新能源汽車電池的性能比較

由圖可以看出，在目前市場(chǎng)上的動(dòng)力電池中，鋰動(dòng)力電池除在價(jià)格和安全性方面處于劣勢(shì)以外，其他方面均處于絕對(duì)領(lǐng)先地位，有進(jìn)一步研發(fā)和大規(guī)模應(yīng)用的前景。

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燃料電池，又稱“連續(xù)電池”，可以把燃料電池看成是一種需要電能時(shí)，將反應(yīng)物從外部輸送入燃料電池內(nèi)，就能長(zhǎng)期不斷地進(jìn)行放電的一類電池。專用于電動(dòng)汽車的燃料電池，可以分為堿性燃料電池（Alkaline Fuel Cell，AFC）、磷酸燃料電池（Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC）、固體氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）、質(zhì)子交換膜燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）、直接甲醇燃料電池（Direct Methanol Fuel Cell，DMFC）等類型。目前，質(zhì)子交換膜燃料電池在燃料電池汽車中的應(yīng)用較多，是未來新能源汽車燃料電池領(lǐng)域極具競(jìng)爭(zhēng)力的燃料電池類型。

燃料電池由陽(yáng)極、陰極、電解質(zhì)和隔膜構(gòu)成，燃料在陽(yáng)極氧化，氧化劑在陰極還原。如果在陽(yáng)極（即外電路的負(fù)極，也可稱燃料極）上連續(xù)供給氣態(tài)燃料（氫氣），而在陰極（即外電路的正極，也可稱空氣極）上連續(xù)供給氧氣（或空氣），就可以在電極上連續(xù)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，并產(chǎn)生電流。由此可見，燃料電池與常規(guī)動(dòng)力電池不同，它的燃料和氧化劑不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)，而是儲(chǔ)存在電池外部的儲(chǔ)罐中。當(dāng)它工作（輸出電流并做功）時(shí)，需要不間斷地向電池內(nèi)輸入燃料和氧化劑并同時(shí)排出反應(yīng)產(chǎn)物。因此，從工作方式上看，它類似于常規(guī)的汽油發(fā)電機(jī)或柴油發(fā)電機(jī)。由于燃料電池工作時(shí)要連續(xù)不斷地向電池內(nèi)送入燃料和氧化劑，所以燃料電池使用的燃料和氧化劑均為流體（氣體或液體）。

燃料電池陽(yáng)極的作用是為燃料和電解液提供公共界面，并對(duì)燃料的氧化產(chǎn)生催化作用，同時(shí)把反應(yīng)中產(chǎn)生的電子傳輸?shù)酵怆娐坊蛘呦葌鬏數(shù)郊靼搴笤傧蛲怆娐穫鬏敗ｊ帢O（氧電極）的作用是為氧和電解液提供公共界面，對(duì)氧的還原產(chǎn)生催化作用，從外電路向氧電極的反應(yīng)部位傳輸電子。由于電極上發(fā)生的反應(yīng)大多為多相界面反應(yīng)，為提高反應(yīng)速率，電極一般采用多孔材料并涂有電催化劑。

電解質(zhì)的作用是輸送燃料電極和氧電極在電極反應(yīng)中所產(chǎn)生的離子，并能阻止電極間直接傳遞電子。隔膜的作用是傳導(dǎo)離子、阻止電子在電極間直接傳遞和分隔氧化劑與還原劑，因此隔膜必須是抗電解質(zhì)腐蝕和絕緣的物質(zhì)，并具有良好耐潤(rùn)濕性。

燃料電池具有比能量高、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)工作量少以及能連續(xù)大功率供電等優(yōu)點(diǎn)。將燃料電池作為汽車的動(dòng)力已被公認(rèn)為是2l世紀(jì)的必然趨勢(shì)，是人們提出的后石油時(shí)代解決移動(dòng)動(dòng)力源的方案之一，是實(shí)現(xiàn)低碳減排目標(biāo)的重要能源轉(zhuǎn)換技術(shù)。與其他以動(dòng)力電池為動(dòng)力的純電動(dòng)汽車及混合電動(dòng)汽車比較，燃料電池汽車具有續(xù)駛里程長(zhǎng)、動(dòng)力性能高等優(yōu)點(diǎn)。但是燃料電池的壽命較短、成本較高，另外氫源的獲取也是個(gè)難題。

最常用的燃料為純氫、各種富含氫的氣體（如重整氣）和某些液體（如甲醇水溶液），常用的氧化劑為純氧、凈化空氣等氣體和某些液體（如過氧化氫和硝酸的水溶液等）。氫燃料電池具有以下特點(diǎn)。

a.無污染。氫燃料電池對(duì)環(huán)境無污染，氫燃料電池是通過化學(xué)反應(yīng)釋放能量，而不是采用燃燒（汽油、柴油）或儲(chǔ)能（蓄動(dòng)力電池）方式。燃燒會(huì)釋放如COx、NOx、SOx氣體和粉塵等污染物。氫燃料電池只會(huì)產(chǎn)生水和熱。如果氫是通過可再生能源產(chǎn)生的，整個(gè)循環(huán)就是徹底不產(chǎn)生有害物質(zhì)排放的過程。

b.無噪聲。氫燃料電池運(yùn)行安靜，噪聲大約只有55dB，相當(dāng)于人們正常交談的水平。

c.高效率。氫燃料電池的發(fā)電效率可以達(dá)到50%以上，這是由氫燃料電池的轉(zhuǎn)換性質(zhì)決定的，直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，不需要經(jīng)過熱能和機(jī)械能（發(fā)電機(jī)）中間變換。

氫燃料電池車的優(yōu)勢(shì)毋庸置疑，劣勢(shì)也顯而易見。隨著科技的進(jìn)步，曾經(jīng)困擾氫燃料電池發(fā)展的諸如安全性、氫燃料的儲(chǔ)存技術(shù)等問題已經(jīng)逐步攻克并不斷完善，然而成本問題依然是阻礙氫燃料電池車發(fā)展的最大瓶頸。氫燃料電池的成本是普通汽油機(jī)的100倍，這個(gè)價(jià)格是市場(chǎng)難以承受的。另外加氫站需要一整套氫能源生產(chǎn)和運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)作為支撐，而世界上絕大多數(shù)國(guó)家沒有意愿和空間去大力發(fā)展一種不常用能源的體系。尤其氫能源的轉(zhuǎn)化率較低，且在能源生產(chǎn)中會(huì)造成污染。另外，加氫站本身的建設(shè)要求與成本極高，需要專門的低溫設(shè)備來滿足能源存儲(chǔ)需要。