리튬 이온 전지
리튬 이온 전지(-電池, Lithium-ion battery, Li-ion battery)는 이차 전지의 일종으로서, 방전 과정에서 리튬 이온이 음극에서 양극으로 이동하는 전지이다. 충전시에는 리튬 이온이 양극에서 음극으로 다시 이동하여 제자리를 찾게 된다. 리튬 이온 전지는 충전 및 재사용이 불가능한 일차 전지인 리튬 전지와는 다르며, 전해질로서 고체 폴리머를 이용하는 리튬 이온 폴리머 전지와도 다르다.
리튬 이온 전지는 에너지 밀도가 높고 기억 효과가 없으며, 사용하지 않을 때에도 자가방전이 일어나는 정도가 작기 때문에 시중의 휴대용 전자 기기들에 많이 사용되고 있다. 이 외에도 에너지밀도가 높은 특성을 이용하여 방산업이나 자동화시스템, 그리고 항공산업 분야에서도 점점 그 사용 빈도가 증가하는 추세이다. 그러나 일반적인 리튬 이온 전지는 잘못 사용하게 되면 폭발할 염려가 있으므로 주의해야 한다.
리튬 이온 전지는 크게 양극, 음극, 전해질의 세 부분으로 나눌 수 있는데, 다양한 종류의 물질들이 이용될 수 있다. 상업적으로 가장 많이 이용되는 음극 재질은 흑연이다. 양극에는 층상의 리튬코발트산화물(lithium cobalt oxide)과 같은 산화물, 인산철리튬(lithium iron phosphate, LiFePO)과 같은 폴리음이온, 리튬망간 산화물, 스피넬 등이 쓰이며, 초기에는 이황화티탄(TiS도 쓰였다. 음극, 양극과 전해질로 어떤 물질을 사용하느냐에 따라 전지의 전압과 수명, 용량, 안정성 등이 크게 바뀔 수 있다. 최근에는 나노기술을 응용한 제작으로 전지의 성능을 높이고 있다.
전기자동차
축전지에 충전하여 전동기를 가동하는 타입. 예전부터 있었으며, 개량되어 왔다. 리튬 전기의 성능, 코스트는 현재 2~3배정도의 개선을 목표로 개발이 진행되고 있으며, 부품 수도 적게 들기 때문에 장래적으로는 보통 승용차라도 플러그 인 하이브리드 자동차보다 싸질 수도 있다. 단, 트럭이나 버스를 움직이는 단계에 도달하려면 가격이 1/50 이하로 하락해야 하는데, 사실상 불가능하므로 가선식과의 가격 경쟁은 힘들다.
기본은 하이브리드 자동차 이지만, 축전지 용량을 하이브리드 자동차와 전지 자동차의 중간 크기로 하고, 비상시에는 다시 충전해 두는 것으로 단거리는 전지 자동차로서 활용하는 형식이다. 가정 전원이 이용 가능하고 어디서도 충전 할 수 있다는 간편성을 염두에 둔 방식이다. 트럭에 비해 단거리 이용이 많은 승용차의 특성에 주목하여, 전동 주행을 단거리 이용으로 줄여서 전지 코스트를 줄인 가솔린 자동차와 전기 자동차의 하이브리드 방식이다.
수소 연료 전지로 발전하고 전동기를 구동하는 타입으로 수소를 직접 연소하여 이용하는 수소자동차와는 에너지를 내는 방법이 다르다.
알코올을 직접 연료전지에 공급하는 방식과, 연료 개질기를 사용하여 알코올에서 수소를 얻어, 수소 연료 전지에 공급하는 방식이 있다. 발전이후의 시스템은, 전동기를 구동하는 전기 자동차와 거의 같다. 알코올을 연료로 하여 직접 내연기관에서 연소시키는 자동차와는 다르다.
간선도로에서는 가선 집전으로 전동기를 돌리고, 지선에서는 내연기관과 변속기로 주행하는 방식이다. 일본의 트롤리 버스는 도시부의 교통기관으로 예전부터 실용화 되어 있었다. 그러나 가선이 있는 곳 이외에서는 주행 불가능하여 보급이 한정되어 있고, 디젤 엔진을 탑재한 버스의 성능 향상보다 떨어지는 나라도 많다. 최근에는 하이브리드 자동차에 집전 장치를 설치, 가선 없는 곳도 달릴 수 있는 트로리 버스가 개발되었다. 기술적으로는 고가에 무겁고 수명이 짧은 2차 전지가 불필요하고, 장시간에 걸쳐 대출력을 발휘할 수 있는 것이 장점으로, 변전소와 가선, 가선주의 설치나 그 보수 비용, 거리의 광경에 미치는 영향 등이 단점이다.
도로에 있는 유도 코일을 통해 주행중이나 정차중에 자체전지를 충전함으로써 전지 용량(중량과 코스트)를 낮추며, 장거리의 전지 주행을 가능하게 하고, 지선은 엔진으로 구동하는 타입이다. 일본에서는 시내 주행용 노선 버스의 전화에 최초 적용이 기대되고 있다. 충전 코일의 시내 설치가 진행되면 트럭의 시내 주행 전화에도 응용 가능할 것으로 보인다.
전기 모터와 내부 연소 엔진을 사용하는 전형적인 예가 하이브리드 전기 자동차이다. 이 차는 전기로만 작동하도록 고안되지는 않았다. 하이브리드 전기 자동차는 전기에너지를 배터리에 충전시켜 사용함으로써 자동차의 에너지사용에서 가솔린 연료사용 부분을 부분적으로 대체하고 있다. 이러한 기술이 하이브리드 자동차에 적용된 차량을 하이브리드 전기자동차라하고 만약 배터리가 외부로부터 충전할 수 없다면, 즉 전기 에너지를 저장할 매체가 없는 차량은 하이브리드 차로 분류된다.