یکی از مهم‌ترین دلایلی که قطارهای الکتریکی بسیار پیشتر و به شکلی گسترده تر از خودروهای الکتریکی، توسعه یافته اند، مساله‌ی باتری‌های خودروهای الکتریکی است. برای شارژ کامل باتری یک خودروی الکتریکی، بسته به نوع ایستگاه شارژ آن و همچنین تکنولوژی به کار رفته در باتری آن، بین سی دقیقه تا چند ساعت، مورد نیاز است. خودروهای الکتریکی جدید، با یک بار شارژ کامل می‌توانند تا ۶۰۰ کیلومتر برانند. اما یک خودروی بنزینی زمانی که محفظه‌ی بنزین آن پر است، می‌تواند چیزی حدود همین فاصله بلکه بیشتر و تا ۸۰۰ کیلومتر را بپیماید. اما برای پر کردن مخزن بنزین این خودرو، تنها چند دقیقه زمان کافی‌ست. از همین بابت، توسعه‌ی تکنولوژی باتری‌ها، به یکی از حوزه‌های مهم تمرکز موسسات تحقیقاتی و دپارتمان‌های تحقیق و توسعه‌ی کمپانی‌های خودروسازی تبدیل شده است.
اما یک باتری چگونه عمل می‌کند؟
تقریبا در تمام موارد، باتری خودروهای الکتریکی از نوع باتری‌های یون لیتیوم است. همچون خودروهای بنزینی و دیزلی که از یک ماده‌ی شیمیایی (بنزین یا گازوئیل) برای تامین انرژی استفاده می‌کنند، در واقع در یک باتری لیتیومی نیز، با یک فرآیند شیمیایی یا بهتر است بگوییم الکتروشیمیایی مواجه هستیم. یک باتری لیتیومی از یک قطب مثبت (کاتد) و یک قطب منفی (آند) تشکیل شده است و در بین این دو قطب مثبت و منفی، یک مایع به نام الکترولیت قرار دارد. این قطب مثبت و منفی از دو طریق با یکدیگر در ارتباط هستند. یکی از طریق همین مایع الکترولیت و دیگری از طریق مدار خارجی. فرض کنیم در ابتدا باتری خالی‌ست. در این حالت یون‌های مثبت لیتیوم در کاتد جمع شده اند.
در هنگام شارژ کردن، اختلاف پتانسیل ناشی از یک منبع خارجی، باعث می‌شود که یون‌های لیتیوم، برخلاف میل‌شان از کاتد جدا شده و از طریق الکترولیت، به سمت آند بروند و در آنجا جمع شوند. در این حالت باتری شارژ شده است.
اما یون‌های لیتیوم علاقه دارند به کاتد بازگردند و این همان انرژی است که ذخیره شده است. زمانی که مدار خارجی مجددا برقرار شود، یون‌های لیتیومی که در آند جمع شده اند، می‌توانند با از دست دادن الکترون، دوباره به سمت کاتد بازگردند. جریان این الکترون ها در مدار خارجی، همان جریان الکتریکی است که به مصرف خودرو می‌رسد.