若是厌倦每天都要花时间帮手机充电，以及漫长的电动车充电时间，人们或许可以将希望放在科学家正研发的锂空气电池。
锂空气电池（lithium-air）是种金属空气电化学电池，阳极采用金属锂，阴极材料则是几乎无重量的氧，相较于其他电池，锂空气电池重量较轻，其也具有相当大的储能潜力，理论能量密度比常见的锂离子电池高 5-6 倍，基本上可与汽油相媲美，若是用于电动车，续航里程更可高达 800 公里。
可是该技术商业化仍有待突破，假如电池中的锂离子与空气中的二氧化碳、水蒸气接触，就会在阳极形成副产品，进而降低电池性能与寿命，再加上目前锂空气电池的电流密度较低，还无法像锂离子电池一样快速充放电，该技术得解决上述问题才能跨出实验室。
由美国堪萨斯大学机械工程助理教授 Xianglin Li 率领的团队便打算助锂空气电池一臂之力，想进一步了解并加以改进电池阴极的功能。Li 教授指出，阴极是空气进入的地方，必须要透过奈米孔洞来过滤空气并吸收氧气，奈米孔洞大小、结构、连接度与湿润性（wettability）为一大研究要点。
目前该团队正在美国卡内基梅隆大学进行奈米级研究，该大学拥有一组奈米级量测装置，分辨率可达20-30nm，Li 教授想借此观察锂空气电池的电极，并改善氧气通过电极速度太慢的挑战。
▲ 电极氧气分布模拟图，红色表示浓度较高，黑色表示浓度较低。
通常电池的电化学反应都发生在电极与电解质之间的接面，科学家虽然可以透过奈米材料打造高表面积电极，提升氧气接触面积，但是奈米孔的电阻较高，质量传递速度非常缓慢。
且锂空气电池采用液态电解质，氧气传递速度也很慢──这就像人们无法透过沾水的纸张来呼吸一样，因此团队正努力在电极中打造气相（gas phase），让氧气可以在电极快速转移，若该研究有成，锂空气电池有望在几年内商业化。
近年来人们对于锂空气电池的关注从来没有少，美国伊利诺伊大学芝加哥分校（UIC）与阿贡国家实验室在 2018 年也有所突破，研发新型电解液，并在锂阳极包覆一层碳酸锂（lithium carbonate）层，可以防止阳极与其他气体反应而劣化，成功让电池在700 次充放循环后仍可保持高效率运作；滑铁卢大学化学系则将有机电解质换成更稳定的无机熔盐、多孔碳阴极则换成二功能金属氧化物触媒，其库伦效率已接近 100%。
不少科学家已提出许多新颖想法，但在实际找到可商业生产锂空气电池的方法之前，该技术仅处于实验室阶段，若想要使用蓄电力超强的电池，还得有赖科学家持续研究。
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（首图为锂空气电池的阴极，图片来源：堪萨斯大学）
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