在此背景下，全球的充電電池開發競爭日趨激烈。開發的主線是為鋰離子充電電池探索新的可用材料（圖2）。現行EV鋰離子充電電池一個單元的能量密度為60～140Wh/kg。小型EV充電1次只能行駛160公里左右。因此，EV首先需要將電池單元的能量密度提高到250Wh/kg左右，使1次充電的行駛距離達到約300公里。
圖2：純電動汽車的普及必須依靠電池性能的飛躍
EV和PHEV使用的鋰離子充電電池的能量密度將力爭在2020年達到250Wh/kg，在2030年達到500Wh/kg，實現全面普及。
為了提高容量，硅（Si）類負極材料即將在車載領域投入實用。在理論上，硅能夠實現的容量，約是當前使用的石墨材料的10倍。但硅在充放電時的膨脹和收縮過大，壽命方面存在難點。
作為改善膨脹和收縮問題，同時提高容量的材料，一氧化硅（SiO）等硅類氧化物成為了關注的焦點。例如，大阪鈦業科技推出了具備非晶構造的一氧化硅。該公司制造的一氧化硅的負極容量為1700～1800mAh/g，大約是石墨的5倍。
積水化學工業也證實，通過利用自主開發的硅類氧化物，能夠實現340Wh/kg左右的能量密度。其特點是使用離子導電度與電解液相當的凝膠電解質，無需注入電解液，只需一道涂布工序即可完成整個單元的制造。
積水化學工業將從2014年夏季開始供應樣品，在2015年首先面向消費類用途實現商品化。而車載用途需要材料認證、適用審查等繁瑣的步驟，商品化最早也要等到2018年前后。
力爭達到500Wh/kg
還有看法認為，EV要想趕上當前的汽油車，使行駛距離達到500公里以上，才能真正進入EV時代，此時電池單元的能量密度要提高到500Wh/kg以上。這就需要采用新的電池構造。比方說爭取使用金屬鋰（Li）和硫（S）等大容量電極材料，但傳統的電解液存在的課題眾多，因此，使用固體電解質的全固體電池成為了關注的焦點。
在基礎研究中，與只有1個電子活動的1價鋰離子相比，使用擁有2個電子的鎂（Mg）、鋁（Al）、鈣（Ca）的多價陽離子電池更加活躍。除此之外，這些金屬材料的儲量豐富。不同于鋰電池，可以使用鐵類正極材料的鈉離子充電電池的研發也熱氣騰騰。
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