1910年，愛迪生曾說過，在未來15年內，電動汽車將會用掉比電燈更多的電力。而愛迪生也在那時一直致力于電動汽車電池的研究，希望能夠達到更高的發電效能。如今，愛迪生的預言早已被證實并不準確，且在經過一百年的發展后，電池仍然是電動汽車始終跨不過去的瓶頸。

根據ConsumerReport.org在2012年針對汽車品牌調查，有77%的受訪者關于電動汽車有里程限制(LimitedRange)的焦慮，42%的人則關心在充電過程中的安全性問題，這些問題都和電動汽車的心臟-電池有關系。盡管經過長時間發展，電池技術已比原先的效能高上幾倍，但仍然沒辦法滿足電動汽車對更高能量密度的需求。

兩大電池技術遇瓶頸

在純電動汽車中，重要使用兩種電池，分別是氫氣燃料動力電池和鋰離子電池。

燃料動力電池目前在市場中處于高不成低不就的尷尬狀態，臺灣大學材料所副教授趙基揚指出，關鍵在于白金觸媒成本太高、質子傳導膜的操作溫度被限制在低溫(80C)導致電池表現不佳、燃料儲存空間太大及氫氣的安全性疑慮等三大問題，使得燃料動力電池的發展受限。

在燃料動力電池遍尋不到突破點后，大家又回頭看鋰離子電池。相較于其他種類電池，鋰離子電池擁有較高的體積能量密度，在筆電、智慧手機、平板電腦等行動裝置快速普及之下，鋰離子電池已成為生活中不可或缺的電力來源，甚至也是當前電動汽車電池的首選技術。

然而，隨著鋰離子電池廣泛被使用后，續航力和驅動力成為電動汽車使用鋰離子電池的最大問題。電動汽車和3C產品耗電量差距過大，鋰離子電池必須有更高的容量和效能才能符合電動汽車的需求。趙基揚表示，鋰離子電池有先天的材料限制，其能量密度的成長空間已很有限了，即使做到理論上的最大能量密度，仍難以滿足電動汽車在續航力上的需求。

鋰離子電池想提升容量，就會有出現過重的問題。于是有研究人員開始將鋰離子電池中不發電的石墨電極等傳統零件的比例降到最低，改用一整面的鋰金屬當作陽極，并在陰極使用重量極輕的多孔碳材取代重金屬觸媒，將電池重量減到最輕，同時也減小體積，來提升能量密度。這正是目前備受關注的技術-鋰空氣電池。

根據IBMBattery500計劃指出，目前的鋰離子電池充滿電可讓電動汽車行駛約100英哩，雖關于一個普通家庭來說已經足夠，但是如要遠程旅行，仍必須大幅提升續航力。

因此，IBM在2009年開始投入鋰空氣電池的研究，預計能將目前鋰離子電池的能量密度(~100–200Wh/Kg)提升10倍，讓電動汽車充電一次至少可行駛500英哩(約800公里)。以能量密度來計算，鋰空氣電池是最能夠取代汽油的電池種類，也因此，鋰空氣電池已成為電動汽車電池的明日之星。

鋰空氣電池的發電原理是在陽極將鋰金屬氧化出現電子與鋰離子，電子供給外部電路電力，而鋰離子則經由電池內部的電解質傳導至陰極，與空氣中的氧分子及外電路流入的電子進行還原反應，形成完整的電化學反應，從而出現電能。由于空氣隨處可得，讓鋰空氣電池可做的更輕、更小，不必再擔心燃料儲存空間的問題。

目前最好的辦法是將液態電解質改為固態電解質，其致密的膜材結構一方面可以降低水分子穿透性，也能夠抑制dendrite成長，也不會有漏液問題出現，這些較為穩定的特性能夠大幅提升安全性。

趙基揚正帶領其研究團隊在進行固態高分子電解質的研究，但固態電解質的離子傳導度相較于液態差很多，因此其研究的挑戰在于如何提升其鋰離子的傳導特性。他指出，雖沒辦法讓固態電解質傳導性超越液態，但是至少要接近。

當然，有更多相關計劃在全球各地如火如荼地在進行著，只是各自面對不同的挑戰，要克服這些挑戰，一般預估鋰空氣電池至少還要花上十年才能夠商品化。