在此背景下，全球的充电电池开发竞争日趋激烈。开发的主线是为锂离子充电电池探索新的可用材料（图2）。现行EV锂离子充电电池一个单元的能量密度为60～140Wh/kg。小型EV充电1次只能行驶160公里左右。因此，EV首先需要将电池单元的能量密度提高到250Wh/kg左右，使1次充电的行驶距离达到约300公里。
图2：纯电动汽车的普及必须依靠电池性能的飞跃
EV和PHEV使用的锂离子充电电池的能量密度将力争在2020年达到250Wh/kg，在2030年达到500Wh/kg，实现全面普及。
为了提高容量，硅（Si）类负极材料即将在车载领域投入实用。在理论上，硅能够实现的容量，约是当前使用的石墨材料的10倍。但硅在充放电时的膨胀和收缩过大，寿命方面存在难点。
作为改善膨胀和收缩问题，同时提高容量的材料，一氧化硅（SiO）等硅类氧化物成为了关注的焦点。例如，大阪钛业科技推出了具备非晶构造的一氧化硅。该公司制造的一氧化硅的负极容量为1700～1800mAh/g，大约是石墨的5倍。
积水化学工业也证实，通过利用自主开发的硅类氧化物，能够实现340Wh/kg左右的能量密度。其特点是使用离子导电度与电解液相当的凝胶电解质，无需注入电解液，只需一道涂布工序即可完成整个单元的制造。
积水化学工业将从2014年夏季开始供应样品，在2015年首先面向消费类用途实现商品化。而车载用途需要材料认证、适用审查等繁琐的步骤，商品化最早也要等到2018年前后。
力争达到500Wh/kg
还有看法认为，EV要想赶上当前的汽油车，使行驶距离达到500公里以上，才能真正进入EV时代，此时电池单元的能量密度要提高到500Wh/kg以上。这就需要采用新的电池构造。比方说争取使用金属锂（Li）和硫（S）等大容量电极材料，但传统的电解液存在的课题众多，因此，使用固体电解质的全固体电池成为了关注的焦点。
在基础研究中，与只有1个电子活动的1价锂离子相比，使用拥有2个电子的镁（Mg）、铝（Al）、钙（Ca）的多价阳离子电池更加活跃。除此之外，这些金属材料的储量丰富。不同于锂电池，可以使用铁类正极材料的钠离子充电电池的研发也热气腾腾。
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