電池可分為化學電池和物理電池兩大類。在化學電池中，則有原電池（一次電池）、可充放電的二次電池及讓氫等與空氣中的氧發生反應的燃料電池之別。

市場動向

使用電池的行業極為廣泛，電池業的市場規模接近3萬億日元，其中主要供汽車用的鉛電池約占45%.在日本，隨著80年代CD及攝錄像機的普及，鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等小型二次電池日漸增加，曾經是主流的鉛電池已降到20%左右。

日本電池產業的無機10年前約為5000億日元，1999年增長到經8300億日元。10年前約占2/3的二次電池，到1999年已占到了約3/4。而且在單一的鎳鎘小型電池之外，加進了鎳鎘小型電池之外，加進了鎳氫和鋰離子電池。這些小型電池約占全部電池的55%。

至于小型二次電池今后的動向，對用戶來說，重要的是高能量密度、廉價和小型輕量三個問題。預計到2005年前后，鋰離子電池將成為主流，其市場將以便攜式pC和手持電話為中心，開拓其它用途尚有困難。而鎳氫電池不適合pC，將主要用于手持電話、電動汽車等的電源。

二次電池的研發

電池的研發，簡言之，就是探索電壓差大、充放電反應效率高的活性物質材料，并將其盡可能高密度地裝入一定容器的過程。就電壓而言，水溶液系的鎳氫和鎳鎘在正極電位超過水電解電壓的正側電位（陽極電位）便產生氧，而低于負側電位則負極就產生氫，因此，用水溶液系材料其電壓大致限定在1.5V左可。與之相反，鋰不使用水，可以用分解電壓極高的有機溶劑，所以既能選用3.7V壓差的正負極材料，還能做到高能量密度化和小型輕量化。

就提高能量密度來看，鎳氫已起來一次電池的水平，今后不會再有多大提高。而鋰離子尚有余量，還有可能提高能量密度。當然，鎳氫還可在選擇增大理論容量的材料上做文章，也可提高能量密度（圖1）。不管怎樣，日本都以輕小為目標，并以此作為研發的課題，而最后的勝負，仍應看價格、可靠性及生產的能量而定。

此外，應該注意的是電壓走低的趨勢。在北歐，有的國家已推出2.4V工作電壓的手持電話，預計2001～2003年，2V到2.8V將成主流，最終也可能接近1V。但是，電池的材料也會變化，這也是一件重要的事情。所以，現在是一方面注意這種動向，一方面研究采用高能量密度的材料。

至于今后的方向，鋰離子當是筆記本電腦及移動電話等的應用主流，要求薄度的話，還要注意鋰離子聚合物電池。另一方面，鎳氫在手持電話電壓降低的也足以應用在這一領域，特別是鎳氫的容量（mAh）大，可用牢靠的圓筒形。10毫米組細的鎳氫電池在移動電話應用上堪與鋰電池競爭。

順便說說為什么鎳氫電池為圓筒形而鋰電池呈方形。鋰離子在電壓方面幾近鎳氫的3倍，但容量不大，而鎳氫電壓雖低卻容量大，因此，如做成高度同樣的5號電池，鋰離子電池必然很粗，而鎳氫即使很細也能滿足容量需求。本來圓筒密封方式既牢靠又便宜，而鋰離子容量不足，為了變薄不得不讓其呈方形。從這個意義上說，處心積慮地把鎳氫做成昂貴的方形實非上策，最終改成細圓筒形是合理的。

鎳氫電池的特點及趨勢

無論鎳氫電池還是鋰離子電池，要想取代以往的電池，如不能具備或輕或小的特點就沒有意義了，因此都必須提高能量密度。鎳氫較之鎳鎘電池有以下特點，因其體積能量密度高而得以小型化，而且能高效率充放電，壽命長，具有與鎳鎘電池電壓的互換性，不污染環境。尤其是最后這點，因不用鎘而成了時代的寵兒。

早期燒結型鎳氫電池電極中鎳金屬所占的體積很大，最近使用了多孔的海綿狀鎳，活性物質得以大量裝入，而且裝入材料的形狀為球形，結果，活性物質達到了體積的51%。目前，高能量密度的鎳氫電池中，電極的體積比為正極占50%，負極30%，隔板及間隙等約占20%，因此，今后正極的改進將最為有效。

目前的鎳正極在低溫下活性物質利用率達到130%，即是說可達1.3電子反應，但溫度一升高就難以進行充電了。因此，對于電動汽車用電源等的溫度升高，還很難適應。高溫充電接受性是今后應予以改進的一大課題。

還有一方向就是進一步提高整體反應。即推進達到理論上1.5電子反應的極限的研究。

鋰離子電池的特點及今后方向

鋰離子電池因負極采用碳，既輕又能獲得高密度能量，故具有能迅速充放電、長壽命、自己放電小、無儲存效應的特點。

鋰離子正極材料希望是相對負極有3.5V電壓以上的高能量密度材料，但這種材料不多。目前使用的鋰鈷復合氧化物與鋰鎳復合氧化物已是頂級材料。后者在價格上便宜，能量密度也大，但放電曲線較之鈷系呈階梯下降（圖2），即是說在放電過程中加入了另的復雜反應。不過，將來如果使用電壓降到2.4V左右的話，鎳系將受到極大差注。

而負極有許多材料。目前主要使用的是石墨和非晶碳，極少情況還發現有吸納鋰的合金（圖3）。此種合金在比鋰金屬體積更小時能獲得高的能量密度、故可望進一步小型化。

最后，鋰離子聚合物電池引起人們的注意，其正負極材料都是鋰離子。其特點是把電解液浸入聚合物材料后，電解液便出現風暴反應，電解液難以滲出，故易于用薄膜電槽封口。雖然聚合物的能量密度較低，但由于可用薄膜電槽，即使電池的厚度做得很薄，能量密度也很少降低。不過，電池的厚度以4毫米為限，如有不能使用大于4毫米以上厚度的用途，則聚合物電池還應進一步改進。