自全球面臨能源危機、環境污染等問題以來，新能源汽車就擔當了解決上述問題的大任。但從全球各國的推廣情況來看，不盡理想。除了基礎設施建設滿足不了市場的需求外，新能源汽車電池技術是制約發展的主要因素。
對于消費者而言，新能源汽車的續航里程是重要的考量因素。從目前來看，在實際應用中，續航里程最長的就是特斯拉Model S電動車，最大續航里程502公里，換算能耗為169瓦時/公里。雖然北京鴻遠藍翔電動汽車技術公司對改裝的夏利N7進行試驗，一次充電持續行駛了682公里，國產車換算能耗為101瓦時/公里，大大低于特斯拉，但是只是試驗數據，還沒有商業化量產。其他新能源汽車的續航里程遠低于特斯拉的水平。
而電池又是制約新能源續航里程的重要因素。目前，新能源電池的發展方向有三個：鋰電池、燃料電池還是超級電容。前瞻產業研究院發布的《2015-2020年中國新能源汽車行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》研究顯示：從目前的應用情況來看，應用最廣泛的就是鋰電池，其次是燃料電池，超級電容電池還處于理想化階段。
圖表：新能源電池優缺點對比表
鋰電池
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對于鋰電池而言，根據材料的不同又分為磷酸鐵鋰電池、鈷酸鋰電池與三元聚合物鋰電池。
多數電動汽車應用的是磷酸鐵鋰電池，如雪佛蘭Volt、日產Leaf、比亞迪E6等。這種電池技術成熟、安全，但缺點是能量密度，導致電動汽車的續航里程短，難以滿足消費者的要求。除此之外，磷酸鐵鋰電池合成反應復雜，造成電池一致性問題難以解決，另外，磷酸鐵鋰電池制造過程需要有還原氣體，導致其材料的制造穩定性和精確性很難控制;零度氣溫以下磷酸鐵鋰電池有放不出電的現象，影響車輛的使用。
應用鈷酸鋰電池與三元聚合物鋰電池的主要是特斯拉電動車，其Roadster電動車采用鈷酸鋰電池，Model S采用的是三元聚合物鋰電池。對于鈷酸鋰電池而言，雖然能量密度大，但安全性較低，且成本高。以特斯拉為例，其電池成本占到整車的一半。因而，特斯拉采用了能量密度高但成本更低的三元聚合物鋰電池。
燃料電池
除此之外，燃料電池也是各大汽車制造商重點投資的領域。氫燃料作為能源的突出特點是無污染、效率高、可循環利用。而氫是一種無色的氣體，燃燒一克氫能釋放出142千焦爾的熱量，是汽油發熱量的3倍。它燃燒的產物是水，沒有灰渣和廢氣，不會污染環境，因此氫作為燃料被認為將會成為21世紀最理想的能源。
近幾年，歐美日等地在政府大力扶持下，在氫燃料汽車研發方面均取得了一定成就，包括奔馳、通用、豐田等巨頭企業更是紛紛布局。日本政府正在本國內大力推進氫燃料電池車的發展。根據《新成長戰略》規劃，日本政府提出以下目標：包括氫燃料電池車在內的下一代環保車市場份額，將從2013年的約23%提升至2030年的50%～70%。同時，為氫燃料電池車提供補貼，2025年使其售價與混動車持平，統一標準與國際接軌以促進其海外銷售等舉措被列為重點實施項目。
2014年7月，在東京召開氫燃料電池車(FCV)開發狀況的說明會上，豐田公司加藤光久副社長表示在2014年內將向市場推出轎車型的氫燃料汽車。6月，現代氫燃料電池車日前首次在美國南加州出售，意味著量產氫燃料電池車開始在美進入商業發布階段。本田公司也將在2015年推出燃料電池車。
但是氫燃料電池也存在一定的劣勢。燃料電池生產成本很高，而加氫站的建設甚至比鋰電池電動汽車的充電站更難。除此之外，氫氣有爆炸的隱患且氫氣來源渠道有限。上述原因都制約了氫燃料在市場中的應用。
超級電容
而對于市場前景更廣的超級電容而言，理論上較鋰電池與燃料電池更優異。有人預測，傳統電動汽車的電池已經過時，未來以超級電容器為動力系統的新型汽車將取而代之。其優點首先是充電速度超快，別管多大容量，只要電流夠，一兩秒就能充滿；其次是耐充，幾十萬次沒問題，而且能量不衰減；第三是放電速度極快，或者說能夠承載的功率高，這也是電池所不能比的；第四，效率高。由于是物理變化，它的能量轉換效率遠非化學變化的電池可比。
但超級電容也有自身的缺陷：一個是安全性，過快的放電速度和過低的內阻，如果設計不好的話，本身就蘊含著“能量突然大爆發”所隱藏的風險。二是較低的工作電壓，制約了它在驅動汽車上的應用。
前瞻網新能源汽車行業報告分析認為，從上述三種電池的對比來看，在短期內仍然以鋰電池為主，并將呈現鋰電池與燃料電池并駕齊驅的現象。而對于超級電容，在短期內很難替代鋰電池，從技術上看，超級電容與鋰電池各有其性能特點，未來將鋰電池與超級電容組合的技術將成為市場主流。
