新能源汽車的發展對電池的要求越來越高，我國《節能與 新能源汽車技術路線圖》提出2030 年電池比能量達到 500 Wh/kg，目前的鋰離子電池都滿足不了此要求。加快新型動力 電池的開發勢在必行，當前主要進行研發的新一代動力電池 包括固態鋰離子電池、鋰硫電池、鋰空氣電池等。
1 固態鋰離子電池
固態鋰離子電池從 20 世紀 50 年代就開始研究，但受當 時材料技術、製造技術限制，其電性能和安全性不能達到實用化要求。智能電子產品、電動汽車產業要求配套電池性能不斷提升，使固態鋰離子電池成為近年來研究的重點。固態鋰離子 電池安全性好、比能量高(可達400 Wh/kg 以上)、循環壽命長、 工作溫度範圍寬、電化學窗口寬(可達 5 V)。
固態鋰離子電池存在的主要問題是倍率性能和低溫性能差，主要原因是固態電解質導電率與液態電解質相比差幾個數量級，電池內阻大；其次固態電池電化學反應是發生在固 / 固界面，固 / 固界面浸潤性差，電化學反應離子擴散速率低，造 成濃差極化大(過電位高)；再者，電極在充放電過程中通常會膨脹 / 收縮，導致電極與電解質發生分離，嚴重時使電池失效。
解決固態電解質與正負極界面以及正負極內部等的傳質 過慢問題是研究的主要方向，研究內容主要包括對電極 / 電解質界面結構解析，新型電解質開發，固態界面反應機理，電極成型技術等。目前研究的固態電解質主要分為四種，分別是硫 化物電解質、聚合物電解質(PEO 類聚合物)、氧化物電解質和 無機有機複合物電解質，其中氧化物固態電解質是公認的最 終發展方向。
2 鋰硫電池
硫具有高的理論比容量(1675mAh/g)，與金屬鋰構建的 鋰 / 硫二次電池理論比能量高達 2600Wh/kg，是最有前景的 新一代動力電池之一。在鋰硫電池走向實際應用過程中，存在以下問題：
(1)放電過程中間產物聚硫化鋰易溶於電解液，電池容量衰減快，循環穩定性差；(2)S和硫化鋰都是絕緣體，導 電性差；(3) 充放電過程中正負極材料體積收縮和膨脹易導致 電池損壞；(4)聚硫化鋰在正、負極之間的「穿梭反應」，降低充電庫侖效率；(5)金屬鋰電極充放電過程中易形成枝晶與「死 鋰」，體積變化大，SEI 膜反覆形成 - 破裂，消耗電解液，導致電池失效。研究的關鍵是確保使用 Li2S 作為正極的電池的長期 可靠性以及提高 Li2S 的利用率，並且負極材料需要與正極材 料相匹配：Li2S 可匹配石墨或矽(Si)的混合材料；S8匹配金屬 Li 或其合金。
研究的主要內容包括：(1)通過材料複合抑制穿 梭效應，並減小電極膨脹：如硫 / 碳複合(包括碳纖維管、石墨 烯等材料)、硫 / 聚合物複合、硫 / 金屬氧化物複合等；(2)鋰硫電池的電解質的研發；(3)通過濺射、表面包覆、合金化、鈍化等方法對鋰金屬負極進行保護。
3.鋰空氣電池
鋰空氣電池是以Li作負極、O2為正極的電池，在水溶液體系中放電產物為LiOH，有機體系中放電產物為Li2O或Li2O2，開路電壓為2.91V。理論上O2是無限供應的，金屬鋰比容量為3860mAh/g，電池理論比能量達到11140Wh/kg，是現有研究電池中比能量最高的，也是鋰離子電池研究的最終方向。空氣電極一般使用多孔碳材料(如活性炭、碳納米管等)，可以產生較多的空氣通道。鋰空氣電池致命缺陷是反應生成物Li2O或Li2O2不溶於有機電解液，會在多孔碳上堆積，阻塞氣流通道，阻止電池放電；在有機體系中，電池充電電壓遠大於放電電壓，能量效率低。研究方向和內容主要包括：空氣電極的研究和開發；電化學反應低成本催化劑的開發；金屬鋰的防護；水溶液體系、有機溶液體系以及混合體系的電解液的研究；空氣中其他組分的毒化作用的防治和研究等。
總結
新能源汽車對動力電池的要求主要包括：高安全性下的高能量密度需求，體現在與燃油車相比較的一次加油續航裡程；快充性能，達到與常規車加油時間相接近；寬溫度範圍的應用，全天候條件下電池的性能保障；長循環壽命，達到與整車同壽命。新一代鋰離子動力電池的研究方向也脫離不了這個範疇，全固態電池是最接近實際應用的動力電池，除了導電率及界面問題的進一步深入研究外，應更多地集中於批量化生產工藝及實車應用測試數據的分析。而對於鋰硫電池和鋰空氣電池等，應注重於機理和電池材料方面的深入研究，首先實現在小型電子設備上的應用，再向動力電池領域拓展。隨著技術的發展和科研人員的努力，對新型動力電池機理的深入探索和新材料的不斷湧現，動力電池將出現跨越式的發展。