Загалом батареї можна розділити на три основні категорії: хімічні батареї, фізичні батареї та біологічні батареї. Серед них хімічні батареї та фізичні батареї застосовуються в електромобілях масового-виробництва, тоді як біологічні батареї розглядаються як один із важливих напрямків розвитку майбутніх акумуляторів електромобілів. Враховуючи поточну ситуацію практичного застосування, ми надамо лише детальний вступ до хімічних батарей.
I. Літієві батареї
Літієві батареї є одними з найбільш часто використовуваних типів акумуляторів в електромобілях. Хоча вони існують лише з 1970 року, вони швидко домінували на ринку акумуляторів для електромобілів завдяки високій щільності енергії та тривалому циклу експлуатації. В даний час літієві батареї, що використовуються в електромобілях, в основному включають літій-залізо-фосфатні батареї та літій-нікель-нікель-марганцево-кобальтові батареї, і ці два типи батарей мають значні відмінності у своїх характеристиках, тому необхідно надати детальне пояснення та порівняння їх.
(1) Літій-залізо-фосфатні батареї
Порівняно з ранніми літієво-марганцевими батареями, літій-залізо-фосфатні батареї не мають суттєвої різниці в щільності енергії, яка становить приблизно 100-110 Вт-год/кг. Однак їхня термічна стабільність є найкращою серед поточних літієвих акумуляторів для автомобілів. Внутрішні хімічні компоненти починають розкладатися лише тоді, коли температура батареї досягає 500-600 градусів, тоді як внутрішні хімічні компоненти літій-кобальт-оксидних батарей, які також є літієвими батареями, вже знаходяться в нестабільному стані при 180-250 градусах. Іншими словами, безпека літій-залізо-фосфатних акумуляторів є найкращою серед літієвих акумуляторів, і з цієї причини вони стали одним із основних типів акумуляторів для електромобілів.
(2) Літій-нікель-марганцево-кобальт-оксидні батареї
Порівняно з літієво-залізо-фосфатними батареями літій-нікель-марганцево-кобальт-оксидні батареї, що використовуються в Tesla Model S, мають набагато вищу щільність енергії за вагою, приблизно 200 Вт-год/кг. Це означає, що літій-нікель-марганцево-кобальт-оксидні батареї однакової ваги мають більший запас ходу, ніж літій-залізо-фосфатні батареї. Однак їх недоліки теж очевидні. Коли температура батареї становить 250-350 градусів, внутрішні хімічні компоненти починають розкладатися, що висуває надзвичайно високі вимоги до системи керування батареєю. Кожен елемент батареї повинен бути оснащений окремим запобіжним пристроєм. Крім того, через невеликий розмір кожного елемента кількість акумуляторних елементів, необхідних для одного автомобіля, дуже велика.
II. Нікель-металогідридні батареї
Нікель-металогідридні батареї є ще одним основним типом акумуляторів електромобілів, окрім літієвих батарей. Вони поступово розвивалися з 1990-х років. Багато гібридних транспортних засобів, наприклад Toyota Prius, використовують цей тип батареї як компонент накопичення енергії. Їх щільність енергії не сильно відрізняється від щільності звичайних літієвих батарей, приблизно 70-100 Вт·год/кг. Однак, оскільки напруга одного елемента батареї становить лише 1,2 В, що становить одну третину від напруги літієвих батарей, об’єм акумуляторної батареї більший, ніж у літієвих батарей, коли необхідна напруга однакова.
Як і літієві батареї, нікель-металогідридні батареї також потребують системи керування батареєю, але вони приділяють більше уваги керуванню заряджанням і розряджанням батареї. Причина цієї різниці головним чином пов’язана з «ефектом пам’яті» нікель-металгідридних батарей, що означає, що ємність батареї зменшуватиметься під час циклу заряджання та розряджання. Перезаряд або надмірний розряд також може прискорити втрату ємності батареї (цю характеристику літієвих батарей можна майже проігнорувати). Таким чином, для виробників система керування нікель-металгідридними батареями налаштована на активне уникнення надмірного заряджання та надмірного розряджання, наприклад, штучне керування діапазоном заряджання та розряджання в межах певного відсотка від загальної ємності, щоб зменшити швидкість зниження ємності.