若是厭倦每天都要花時間幫手機(jī)充電，以及漫長的電動汽車充電時間，人們或許可以將希望放在科學(xué)家正研發(fā)的鋰空氣電池。

鋰空氣電池（lithium-air）是種金屬空氣電化學(xué)電池，陽極采用金屬鋰，陰極材料則是幾乎無重量的氧，相較于其他電池，鋰空氣電池重量較輕，其也具有相當(dāng)大的儲能潛力，理論能量密度比常見的鋰離子電池高5-6倍，基本上可與汽油相媲美，若是用于電動汽車，續(xù)航里程更可高達(dá)800公里。

可是該技術(shù)商業(yè)化仍有待突破，假如電池中的鋰離子與空氣中的二氧化碳、水蒸氣接觸，就會在陽極形成副產(chǎn)品，進(jìn)而降低電池性能與壽命，再加上目前鋰空氣電池的電流密度較低，還無法像鋰離子電池一樣快速充放電，該技術(shù)得解決上述問題才能跨出實(shí)驗(yàn)室。

由美國堪薩斯大學(xué)機(jī)械工程助理教授XianglinLi率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)便打算助鋰空氣電池一臂之力，想進(jìn)一步了解并加以改進(jìn)電池陰極的功能。Li教授指出，陰極是空氣進(jìn)入的地方，必須要通過納米孔洞來過濾空氣并吸收氧氣，納米孔洞大小、結(jié)構(gòu)、鏈接度與濕潤性（wettability）為一大研究要點(diǎn)。

目前該團(tuán)隊(duì)正在美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)進(jìn)行納米級研究，該大學(xué)擁有一組納米級測量設(shè)備，分辨率可達(dá)20-30nm，Li教授想借此觀察鋰空氣電池的電極，并改善氧氣通過電極速度太慢的挑戰(zhàn)。

通常電池的電化學(xué)反應(yīng)都發(fā)生在電極與電解質(zhì)之間的接面，科學(xué)家雖然可以通過納米材料打造高表面積電極，提升氧氣接觸面積，但是納米孔的電阻較高，質(zhì)量傳遞速度非常緩慢。

且鋰空氣電池采用液態(tài)電解質(zhì)，氧氣傳遞速度也很慢──這就像人們無法通過沾水的紙張來呼吸一樣，因此團(tuán)隊(duì)正努力在電極中打造氣相（gasphase），讓氧氣可以在電極快速轉(zhuǎn)移，若該研究有成，鋰空氣電池有望在幾年內(nèi)商業(yè)化。

近年來人們對于鋰空氣電池的關(guān)注從來沒有少，美國伊利諾大學(xué)芝加哥分校（UIC）與阿貢國家實(shí)驗(yàn)室在2018年也有所突破，研發(fā)新型電解液，并在鋰陽極包覆一層碳酸鋰（lithiumcarbonate）層，可以防止陽極與其他氣體反應(yīng)而劣化，成功讓電池在700次充放循環(huán)后仍可保持高效率運(yùn)行；滑鐵盧大學(xué)化學(xué)系則將有機(jī)電解質(zhì)換成更穩(wěn)定的無機(jī)熔鹽、多孔碳陰極則換成二功能金屬氧化物觸媒，其庫倫效率已接近100%。

不少科學(xué)家已提出許多新穎想法，但在實(shí)際找到可商業(yè)生產(chǎn)鋰空氣電池的方法之前，該技術(shù)僅處于實(shí)驗(yàn)室階段，若想要使用蓄電力超強(qiáng)的電池，還得憑借科學(xué)家持續(xù)研究。