電気自動車のネックとなっていたバッテリー性能について、大きな進歩がみられる。モバイル機器等で使用が当たり前になったリチウムイオン電池を採用することで、性能向上を果たした電気自動車が発表されるようになった。リチウムイオン電池は、ニッケル水素電池より高エネルギー・高出力密度であるとされ、電気自動車の性能改善が見込まれる。充電時間についてはメーカーや研究機関で30分以下で70%の充電を可能にする急速充電技術が開発されている。電池寿命についてはモバイル機器などに使用されているものとは異なり長寿命である。長寿命である要因は質量あたりのエネルギー密度がモバイル用よりも少なく、設計的に余裕があるためである。後述のテスラの電気自動車では16万kmの電池寿命と発表している。(日本の自家用車の場合20万キロに及ばないうちに廃車になることが多いが、30万km以上使うこともある商用車などの用途では途中で交換が必要と考えられる。)充電時間の長い二次電池を使用せず、動力源に絶縁性能を改善したキャパシタを用いた試験では、重量1.5tクラスの車両であれば、100km/hの定速運転で700km以上の航続距離を達成することが既に可能であると報道された[46]。短時間の充放電が可能なキャパシタは回生ブレーキで発生した電力の有効な回収手段としても注目されており、日産ディーゼルが開発中である[47]。従来のバッテリーよりもはるかに高性能のリチウム・空気電池の開発も進みつつある[48][49]。100km/h加速が達成されており、内燃機関車両に比べ簡単な駆動系で高い動力性能が引き出せることを実証した。達成したスポーツカータイプの、純粋の電気自動車「ロードスター」が発表された。電池寿命は10万マイル(16万km)は動力性能を出来るとしている[50]。2009年3月には「モデルS」が発表された。これは大量生産車で、2009年4月ごろの段階ですでに1200台以上受注し、すでに数百台が路上を走っており、毎週25台のペースで生産しており、予約は同年秋までいっぱい[51]とされた。燃費が非常に良く、トヨタのプリウスのおよそ2倍で、370km走っても電気代が500円程度で済む[52]とされた。日本では2009年6月4日[53]に三菱自動車により三菱・i-MiEVが生産開始され、続いて2010年12月20日[54]に日産自動車により日産・リーフが生産開始された。従来の電気自動車は、パワー・航続距離が不足しているため、短距離を走るシティコミュータなどが使用法として考えられてきたが、上記のような高性能の自動車が開発され、問題は解決した。米カリフォルニア州の2017年のZEV規制の規制強化[55]、フランスやイギリス等におけるガソリン車・ディーゼル車の将来的な新規販売禁止(2040〜2050年までを目途)[56]など、自動車メーカーによる電気自動車等のゼロエミッション車の開発・販売が急がれている。電気自動車で先行する日産自動車[57]は、鋭い加速などが特徴のスポーツ車へのEVモデルを[58]、トヨタは航続距離の長距離化に有利と主張する全固体電池の実用化[59]を、それぞれ東京モーターショーで発表した。70%以上にすること掲げた。約58万台となっており、世界で販売される電気自動車全体の4割以上を占める状況となっている[60]。