動力電池（Power Battery）是指為電動汽車、電動物流車、工業用以及醫療用電動設備、便攜式電子設備等工具提供動力的蓄電池。其通常由電極、電解質（液）、隔膜和外殼組成。
動力電池可以分為物理、化學以及生物電池，其中化學電池應用最為廣泛，根據不同電池的不同特點可以分別將其應用在交通、軍事、民用電子設備等不同的領域中，電池的主要充放電原理是利用內部的氧化還原反應來完成電能和化學能的相互轉化，隨著電池長期的循環充放電，其容量會不斷地衰減，在其容量衰減為80%時即認為電池一次壽命達到了終結，需要進行梯次利用或報廢回收以獲得更高的經濟效益以及社會效益。
為了解決氣候變化和能源危機的問題，動力電池已經得到了充分且廣泛的研究，但其仍面臨著能量密度、壽命、安全性、低溫性能、成本等特點不可兼得的問題，未來動力電池的發展方向將會是新一代的鋰空氣電池、鋰硫電池以及全固態電池等。
發展歷史
1800年，意大利物理學家亞歷山德羅·伏特（Alessandro Volta）發明出了由鋅板和銀板夾浸透鹽水的濕紙組成的電堆，即“伏打電堆”，這是電池的雛形。
1859年，法國物理學家阿斯頓普蘭特（French Aston Plante）發明出了第一代動力電池——鉛酸蓄電池，它的主要優點是優秀的大功率放電能力，并且其原材料資源豐富，電池回收率高且成本較低，但其存在的主要問題是比能量較低（30Wh/kg），同樣質量下可供給的能量較少，且鉛有污染。
1899年，瑞典學者瓦爾德瑪·榮格納（Waldemar Jungner）發明出了鎳鎘電池（陰極為、陽極為鎘、液體電解質），“記憶”現象是這種電池最大的缺點，未用完電量就充電會導致下次充滿電量降低。
1989年，美國著名發明家Stanford Ovshinsky（斯坦福·歐弗辛斯基）在梅賽德斯-奔馳集團和德國大眾的贊助下，開發出來第一款商業鎳氫電池（陰極為氫氧化鎳，陽極為儲氫合金），其比能量更高且污染低，沒有記憶效應，應用在早期的豐田汽車Prius混動車上。
1990年，日本索尼正式推出石墨材料為負極、含鋰化合物為正極的商業化鋰離子電池，其有著更高的比能量并能通過更改配方適應不同環境，是得到最廣泛應用的動力電池。
20世紀90年代初，德國科學家羅杰·比林斯（Roger Billings）首次發明出了可以應用于汽車的氫燃料電池，隨后在1994年奔馳生產處理第一代應用質子交換膜燃料電池的燃料電池汽車NECAR1，自此燃料電池正式進入車企以及社會大眾的視野，得到了科研界和工業界的更加廣泛的關注。
2015年12月12日全球197個國家在巴黎召開的締約方會議第二十一屆會議上通過了《巴黎協定》，旨在限制溫室氣體的排放，各國陸續推出“碳中和”的計劃和目標，動力電池越來越多的應用到電動汽車、儲能電網等場景中，得到了學術界和工業界越來越廣泛的關注。
2026年1月7日，工業和信息化部、國家發展改革委、國家市場監督管理總局、國家能源局聯合召開動力和儲能電池行業座談會，研究部署進一步規范動力和儲能電池產業競爭秩序工作。工業和信息化部黨組成員、副部長辛國斌主持會議。會議指出，中國動力和儲能電池產業發展迅速，在全球范圍內取得階段性競爭優勢。同時，受多種因素影響，行業內存在盲目建設情況，出現低價競爭等非理性競爭行為，擾亂正常市場秩序，削弱行業可持續發展能力，必須予以規范治理。要強化市場監管，加強價格執法檢查，加大生產一致性和產品質量監督檢查力度，打擊涉知識產權違法行為；要優化產能管理，健全產能監測和分級預警機制，加強宏觀調控，防范產能過剩風險；要支持行業自律，發揮行業協會作用，引導企業科學布局產能，推動構建優質優價、公平競爭的市場秩序；要加強區域協同，強化央地協同聯動、綜合施策，加強對本地企業指導，嚴控重復建設，推動行業健康有序發展。
組成結構
電極
正極和負極都可以稱為電極，是電池最核心的兩大組成部分。電極通常由電極活性材料、集流體、黏結劑和導電劑組成，其中活性電極材料是最核心的部分。
活性電極材料：在電池充電或放電過程中，電極活性材料得到或者失去電子，直接參與氧化、還原反應的發生，用以儲存或釋放電能，是電池工作的本質，電極活性材料決定著電池的基本特性，為了滿足電池工作的需要，應滿足以下條件：
集流體：放電時將電化學反應所產生的電流匯集起來輸出至外電路，充電時將電極電流輸入給電極活性材料，從而優化電能和化學能的相互轉化，要求其有著較高的電導率、電化學穩定性和機械強度。
導電劑：優化電極活性物質的電子導電性，提高電池的高倍率工作能力。
黏結劑：黏結劑用來將上述物質粘合在一起，避免不同物質之間的分層，降低動力電池的性能和壽命。
電解質（液）
電解質（液）是離子導體，主要完成電池內部離子傳輸的任務，形成離子電流，與外電路組合形成完整的電流回路從而在放電時向外輸出電能。
電解質（液）需要有著良好的離子導電性形成離子電流，但不能具有電子導電性防止正負極的直接導通。還需要有著較好的化學穩定性和熱穩定性。
傳統的電解液分為水系電解液和有機電解液，水溶液的物理化學性質已經得到了廣泛的研究，但由于其理論分解電壓只1.23V，水系電解液的動力電池電壓最高僅為2V（鉛酸電池），因此在高能量密度的電池體系中一般采用有機電解液體系或者固體電解質體系。
特別地，燃料電池采用固體電解質隔膜，將電解質與隔膜制成一體，直接承擔隔離燃料和氧化劑以及傳導離子的作用。
隔膜
為了避免電池內部正極與負極直接接觸造成內部短路，需要通過隔膜將正極片與負極片隔開，隔膜通常浸在電解液中。固態電池通常不需要隔膜，通過專門的固體電解質膜同時完成隔膜和電解質的任務。隔膜材料通常需要滿足以下要求：
外殼
外殼的主要作用是作為電池的容器，保護電池內部材料，由于動力電池在實際應用時經常會受到外部壓力的作用，需要通過外殼增加電池機械強度，避免電池內部材料的變形（尤其是隔膜，剛度最低），影響電池的安全和壽命，通常選用優質鋁材作為電池外殼材料。
工作原理
以典型的鎳鎘電池（溶解沉淀機理）、鋰離子電池（濃差驅動型）以及燃料電池（單向反應）為例，說明動力電池的工作原理。
鎳鎘電池
鎳鉻電池的正極材料為氫氧化亞鎳，負極材料為氧化鎘。
在電池外加電源進行充電時，正極活性材料中的通過失去一個電子轉化為三價的，該電子通過集流體和外電路向負極轉移，同時與電解液中的結合形成。負極的反應機理為溶解-沉淀機理，正極失去的電子轉移到負極，將二價的鎘離子還原成鎘金屬在負極沉淀。
外接負載進行放電時，發生的電化學反應則正好相反，負極的鎘金屬失去電子被氧化，正極的三價鎳離子得到電子被還原，電子在外電路從負極向正極移動，從而形成從正極到負極的電流。
電池反應方程式如下所示（向右為放電）：
正極：
負極：
總反應：
鋰離子電池
鋰離子電池，其本質是一種濃差電池，又被稱為“搖椅式電池”，當電池充電時，外部施加的電壓使正極中的鋰離子脫嵌，經過電解液穿過隔膜流向并嵌入負極，同時為了保持電中性，正極的電子也經過外電路流向負極，隨著鋰離子不斷從正極材料中脫嵌，又嵌入負極，正極電勢不斷升高，負極電位不斷降低，導致電池電壓（正極電位減去負極電位）不斷升高直至達到充電截止電壓。
當電池施加外部負載進行放電時，由于正、負極之間的電壓，鋰離子從負極脫嵌，經過電解液通過隔膜又流向并嵌入正極，隨鋰離子的脫出負極電位逐漸增加，正極電位不斷降低，使電池電壓不斷降低，負極電子也經過外電路流向正極，直至達到放電截止電壓，對于正極材料為鈷酸鋰，負極材料為石墨的鋰離子電池，反應方程式如下（向右為充電）：
正極反應：
負極反應：
總反應：
燃料電池
與鎳鎘、鋰離子等電池不同，燃料電池僅能夠將化學能轉化為電能，可以看做能量轉換裝置，而前者則能夠完成化學能和電能的互相轉化。燃料電池的主要組成部分為燃料和氧化劑，以氫氧燃料電池為例，在需要燃料電池進行放電時，氫氣作為燃料被不斷的運送到負極，在負極催化劑的作用下發生氧化反應，失去兩個電子，生成氫離子，通過酸性電解質從負極轉移到正極，電子則經過集流體、外電路也從負極移動到正極，正極的氧氣在催化劑的作用下得到電子，發生還原反應，并與從電解質中傳遞過來的結合生成水，由于兩個電極反應的電勢不同，從而在正負兩極間形成電壓，向負載釋放能量。放電反應方程式如下：
負極：
正極：
總反應：
技術參數
工作電壓：指電池在外接負載進行放電時的實際電壓，即電池電動勢減去電池內阻引起的壓降。由于該電壓隨電池的放電而降低，通常指一個電壓范圍。例如，鋰離子電池為2.7-3.6V，鎳氫電池為1.1-1.5V。
其中，U為工作電壓，E為電池電動勢，I為放電電流，R為電池內阻。
充放電截止電壓：充電截止電壓是指外電路直流電對電池充電的電壓。一般的充電電壓要大于電池的開路電壓，通常在一定的范圍內，例如，鋰離子電池的充電截止電壓為4.1-1.2V。鉛酸蓄電池的充電截止電壓為2.25-2.5V。
放電截止電壓指放電終止時的電壓值，視負載和使用要求不同而異。例如，鉛酸蓄電池放電終止電壓為1.5-1.8V。
電池內阻：電池內阻是指電池的內部電阻，包括電極板的電阻，電解液、隔板和連接體的電阻等，內阻的單位為Ω（歐姆）。
容量：指電池從滿電到空電所能釋放出的電量，一般用Q表示，單位為庫倫（C）或安·時（A·h），即電流與時間的乘積，電池所能放出的容量也會隨著工況而變化。
能量密度：包括體積能量密度和質量能量密度，分別對應單位體積和單位質量電池所能輸出的電能，單位為W·h/L和W·h/kg，能量密度是電池最重要的技術參數，動力電池的能量密度越高，新能源汽車的載質量和車內的空間就越大。
比功率：指動力電池單位質量所能輸出的功率，單位為W/kg，決定了其瞬時做功的能力，對于電動汽車，一定體積（質量）電池，比功率越大，汽車爬坡和加速能力越強。
荷電狀態（State Of Charge，SOC）：指電池中剩余電量（）與電池滿電最大電量（）的比值，用百分比表示，常見的手機、電腦、電車的剩余電量百分比即為此值。
健康狀態（State Of Health，SOH）：指電池經過一定次數的循環老化后，其目前可用最大電量（）與電池剛出廠時最大電量（）的比值，表征了電池容量的衰減情況。
分類
按照電池的反應原理可將電池分為化學電池、物理電池、生物電池。
化學電池
一次電池
一次電池也可以叫做“原電池”，由于一次電池放電時發生的電化學反應是不可逆的（或僅在極端條件下反應可逆），其只能進行一次放電，放電后不能循環充電、只能廢棄回收。常見的一次電池包括鋅錳干電池、鋅汞電池以及銀鋅電池。
二次電池
二次電池是應用最為廣泛且最常見的動力電池，也叫作“蓄電池”，在充放電過程中其發生的電化學反應是可逆的，因此在一次放電后可以通過再充電的方法使電池內部的活性物質復原從而能夠再次放電，實際上是一個化學能量儲存裝置，能夠完成電能與化學能之間無數次的相互轉化，鉛酸電池、鎳鉻電池、鎳氫電池、鋅空氣電池以及鋰離子電池都是二次電池。
儲備電池
儲備電池也可以稱為“激活電池”，電池不放電時，正、負極活性物質與電解液不會直接接觸，僅在需要電池放電時臨時注入電解液來激活電池，由于與電極液的分離，儲備電池不會發生電極活性物質的化學分解或是自放電，因此其日歷壽命較長。常用的儲備電池包括鎂銀電池、鈣熱電池以及鉛高氯酸電池，應急照明燈中通常用的就是儲備電池。
燃料電池
燃料電池的特點是電池本身僅僅作為一個載體，在需要電能時通過不斷地將活性物質注入電池，就可以連續的向外部負載進行放電，因此也被稱為“連續電池”，氫燃料電池無論在學術界還是工業界都是很火熱的一個研究方向。
物理電池
利用光、熱、物理吸附等物理能量發電的電池，太陽能電池通過利用半導體PN結的光生伏特效應來完成太陽能向電能的轉化，作為一種可再生能源備受關注。飛輪通過一個轉動慣量很大的盤形零件來進行能量的儲存。超級電容器通過電極與電解質之間形成的界面雙層來儲存容量，其大電流放電能力強。
生物電池
生物電池利用是指利用生物化學反應來發電的電池，如微生物電池、酶電池以及生物太陽電池等。
特點
下表對于常用動力電池的技術參數進行了對比：
環境危害與回收利用
環境危害
當干電池經過一次完整放電、蓄電池最大可用容量降低為原容量的80%時，通常認為動力電池達到了其壽命的終結，應該被廢棄，而電池的隨意丟棄會對生態環境甚至人體造成嚴重的危害，不同材料的動力電池構成不同，其對環境、人體的危害也不同。電池中的有毒物質不僅會使土地、飲用水失去利用價值，被生物吸收后，也會經過食物鏈影響人體的健康，鉛酸電池中的鉛被人體攝入后會出現爆發性腹痛、厭食、消化不良等現象，鎳鎘電池中的鎘會使人骨質軟化、癱瘓，電池中為防止電池電解液泄露、增加電池壽命所添加的汞化合物影響人體組織和血紅細胞，引發甲基汞中毒等神經性疾病。
回收利用
隨著國內化工、機械、制造業的快速發展，對各種重金屬的需求量也越來越大，廢舊電池的回收不僅能夠降低環境污染，保護人體健康，回收獲得的重金屬還能等效降低電池的成本，減少礦石的開采量，節約資源，有著極大的經濟和社會意義。
動力電池在回收前需要先進行拆解，拆解過程應保證安全、環保以及拆解后的可再使用性。拆解流程為：物理測量以及標簽信息解讀——抽排冷卻液——絕緣處理——拆除附屬件——放電處理。拆解完成后，就可以根據電池的不同類型選取不同的回收方式來獲得想要的回收物。例如，鋰離子電池可以通過火法回收（高溫焚燒）的方法來分解去除有機黏結劑，將電池中的金屬及其化合物氧化、還原并分解，當其以蒸氣形式揮發后，通過冷凝的方式來收集。
另一方面，蓄電池一次壽命的終結并不意味著電池不再能夠循環充放電，而是電池的輸出功率相對降低，難以滿足瞬時大功率的使用要求，但還可以應用于其它溫和的使用場景，因此可以通過電池的梯次利用來獲得最長的電池工作壽命以及最高的經濟效益，電池生產——電車電池——儲能電池——備用電池——拆解回收。
應用領域
交通領域
隨著國家雙碳政策的頒布，交通領域迫切需要實現從燃油+內燃機向電池+電機的轉型，電池是電動汽車最核心的組件，電動汽車的動力電池對能量密度、功率密度、壽命、可靠性、成本都有著較高的要求，在電動汽車領域應用較為廣泛的電池是鋰離子電池，尤其是磷酸鐵鋰和三元系的鋰離子電池。另一方面，能量效率高、環境友好的燃料電池也備受學術界和工業界的關注，即將走入電動汽車的賽道。鉛酸電池則作為技術最為成熟的蓄電池，有著安全性高、成本低、大倍率放電能力強的優點，廣泛應用于電動自行車、電動摩托車等領域。
軍事領域
軍事裝備的能量密度、續航時間、體積和重量是影響軍隊作戰能力的重要因素，鋰電池具有能量密度高、循環壽命長、自放電率小、無記憶效應、低溫性能好、使用可靠、維護成本低、充電快、大電流放電時間長等優點，是軍事領域電源的首選，應用于陸地（單兵系統、陸軍戰車）、海洋（水下機器人、潛艇）、空中（無人機）等諸多軍事領域。
民用電子設備領域
民用電子設備電源的對成本的關注較高，技術相對成熟的鉛酸蓄電池，主要用于郵電、通信、發電廠和變電所開關控制設備以及計算機備用電源中，鎳氫電池則廣泛應用于專業電子設備、照明、無繩家電、便攜式打印機、移動數碼產品、遠程通信設備、激光器儀器以及電動玩具消費電子中。
發展趨勢
氣候變化以及能源危機是目前全球都面臨著的主要問題，要解決這一問題，需要國際合作，使各國都向著低碳經濟轉型，全球數百個國家簽訂的《巴黎協定》旨在大幅減少全球溫室氣體排放，需要各國完成“碳中和”的目標，而這少不了動力電池的參與。
歐洲委員會于2018年5月發布的《電池戰略行動計劃》提出了一項電池技術未來十年的長期研究計劃——“電池 2030+”。其愿景是發明未來的電池，為歐洲工業創造顛覆性技術和整個價值鏈的競爭優勢。BATTERY 2030+將通過跨學科研究方法，利用人工智能、機器人技術、傳感器和智能系統等先進技術，追求超高性能、可靠、安全、可持續和價格合理的電池。
中國是目前動力電池產銷量最高的國家之一，動力電池市場還在逐年擴大。新能源汽車行業是帶動動力電池快速發展的最大引擎。盡管在國家政策和補助的推動下，動力電池行業已經得到了飛速的發展，電池性能得到了很大的加強，但仍面臨著數個關鍵技術難題。高鎳三元系鋰離子電池使得電池的能量密度大幅度提升（250-300Wh/kg），但仍難以達到《節能與新能源汽車技術路線圖》中2030年動力電池的能量密度目標——500Wh/kg，并且高鎳所帶來的低安全性也其實際應用帶來了隱患，其較差的低溫性能也一直為人所詬病。備受關注的燃料電池也面臨著高成本、低壽命以及氫能來源等問題。
在未來，超高能量密度的鋰空氣電池（1700Wh/kg）、鋰硫電池（2600Wh/kg），高安全性的全固態電池將會是新的研究熱點，在科研界解決其關鍵問題（鋰空氣電池的反應催化、電極失活，鋰硫電池較差的導電和導鋰，全固態電池的低電導率后），將會得到工業界更廣泛的關注。
標普全球汽車（S&P Global Mobility）的數據顯示，2025年全球動力電池工廠的產能合計達到3930GWh，而需求為1161GWh，即產能為實際需求的3.4倍。此外標普全球汽車還表示，直到2026年，電池供給達到需求的3倍以上，直到2030年達到需求的2.4倍。《日本經濟新聞》由此認為，隨著2025年3月由德國大眾汽車等企業投資的瑞典電池企業Northvolt申請破產，全球動力電池行業的淘汰已經開始。而歐洲汽車制造商將對中國電池企業的依賴加深。歐美日韓企業與中國的產能和技術差距可能會拉大。根據韓國電池研究公司SNE Research的數據，2025年上半年全球動力電池裝機總量為504.5GWh，同比增長37.3%，比去年同期的增速還要高出15個百分點。事實上，由于歐美市場電動汽車的需求減少，全球動力電池裝機量的增速已連續兩年下滑，而今年的增速回升主要是靠中國電池供應商的帶動作用。中國企業掌握全球動力電池市場份額近七成。全球裝機量排名前十的企業中有六家來自中國。其中，寧德時代以190.9GWh的裝機量，連續8年位居全球動力電池裝機量第一，2025年上半年更是全球唯一一家裝機量超過100GWh的電池供應商，增速達到37.9%，市場份額同樣為37.9%；比亞迪在以自用為主的前提下，以89.9GWh的裝機量位居全球第二，增速高達58.4%，市場份額達17.8%；其他位列前十的中國電池企業還包括中創新航、合肥國軒高科動力能源有限公司、億緯鋰能和蜂巢能源。
相關標準
2025年4月，中國工業和信息化部組織制定的強制性國家標準《電動汽車用動力蓄電池安全要求》（GB38031—2025）發布，于2026年7月1日正式實施。新標準旨在從產品設計端降低動力電池自燃事故發生率。新標準主要修訂了熱擴散測試的技術要求，由“著火、爆炸前5分鐘提供熱事件報警信號”修訂為“不起火、不爆炸（仍需報警），煙氣不對乘員造成傷害”，進一步明確了待測電池溫度要求、上下電狀態、觀察時間、整車測試條件。同時，該標準新增底部撞擊測試，考查電池底部受到撞擊后的防護能力；新增快充循環后安全測試，300次快充循環后進行外部短路測試，要求不起火、不爆炸。
2025年12月31日，工業和信息化部、國家發展改革委、生態環境部、交通運輸部、中華人民共和國商務部、國家市場監督管理總局令聯合發布《新能源汽車廢舊動力電池回收和綜合利用管理暫行辦法》，于2026年4月1日正式施行。該辦法有效填補制度空白，實現對產業鏈末端的集中管控，用法治化手段加強動力電池回收利用管理，規范各環節參與主體行為。
參考資料 >
電池了不起的進化史.今日頭條.2023-02-22
巴黎協定|氣候行動|聯合國.聯合國氣候行動.2023-03-07
四部門召開座談會 進一步規范動力和儲能電池產業競爭秩序.央廣網-百家號.2026-01-09
復合集流體行業報告：復合銅箔量產前夜已至，設備公司優先受益.騰訊網.2023-02-23
歐盟“電池2030+”計劃工作組發布電池研發路線圖草案.中國科學院科技戰略咨詢研究院.2023-03-02
日媒:全球電池產業淘汰賽開始，歐洲對中國企業依賴加深.騰訊網.2025-08-25
電動汽車用動力蓄電池新國標出臺 明年7月起實施.新華網.2025-05-28
動力電池自燃將成歷史 新國標：明年電池必須“刀槍不入”.百家號.2025-05-28
動力電池回收新規將落地：堵住回收漏洞 全產業鏈閉環監管時代開啟.今日頭條.2026-01-21