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研究人員預測，一種正在開發中的新型鋰電池可能會為電動汽車提供足夠的動力，使其在再次充電前行駛驚人的 800 公里——大約是當今鋰離子電池能量供應的 10 倍。 這是一個誘人的前景——為下一代汽車提供更輕、更持久、吸空氣的動力源——如果有人能夠製造出可用的模型。 然而，鋰空氣電池與開放道路之間存在一些障礙，主要是在尋找足夠穩定的電極和電解質以用於可充電電池化學。
IBM 計劃透過在明年年底前構建一個可用的原型，使鋰空氣電池擺脫困境。 該公司週五宣佈，它已透過增加兩家日本技術公司——化學制造商旭化成株式會社和電解液製造商中央硝子——來加強開發工作，加入IBM Battery 500 專案，這是一個 IBM 於 2009 年建立的聯盟，旨在加速汽車製造商及其客戶從汽油動力汽車轉向電動汽車。
當今電動汽車中使用的鋰離子電池依賴於金屬氧化物或金屬磷酸鹽（通常是鈷、錳或鐵基材料）正極作為正極，碳基負極作為負極，以及電解質來傳導鋰離子從一個電極到另一個電極。 當汽車行駛時，鋰離子透過電解質和隔膜從負極流向正極。 電池充電會逆轉離子流的方向。
如今，大多數充滿電的鋰離子汽車電池只能讓電動汽車行駛 160 公里，然後就會耗盡電量。（日產表示，其全電動 Leaf 的續航里程約為 175 公里。）插電式電動汽車（如雪佛蘭 Volt）的續航里程甚至更有限，最多 80 公里，之後其汽油發動機必須啟動。
鋰空氣電池的具體工作原理仍在確定中，但總體原則是，在電動汽車行駛時從空氣中收集氧氣，而不是使用重金屬氧化物。 氧分子與多孔碳正極表面的鋰離子和電子反應，形成過氧化鋰。 放電過程中形成的過氧化鋰會產生電流，為汽車的電機供電。 充電時，會發生逆反應——氧氣釋放回大氣中。 同時，負極由最輕的金屬鋰製成。 由於無需重金屬，電池將輕數倍，同時能夠比鋰離子同類產品儲存更多能量。
雖然這在計算機模擬中可行，但鋰空氣電池在實踐中有特定的要求，科學家們仍在努力滿足這些要求。 Battery 500 專案的首席研究員溫弗裡德·威爾克說：“我們在專案的早期就發現，目前鋰離子電池中使用的電解質不適用於鋰空氣電池，因為鋰空氣電池中的氧氣會攻擊並破壞電解質，使其無法導電。” 他補充說，一種解決方案是使用兩種不同的電解質，一種用於正極，另一種用於負極，中間用隔膜隔開，以防止它們混合。
這就是 IBM 的新合作伙伴發揮作用的地方。 旭化成將開發一種電池可以使用的隔膜，以分離其電解質，同時允許鋰離子從負極傳遞到正極。 中央硝子將建立一類新的電解質和高效能新增劑，專門用於提高鋰空氣電池的效能。
衡量鋰空氣電池潛力的另一種方法是將其與其他電池在比能量方面進行比較，即其單位重量產生的能量。 傳統的鉛酸汽車電池每公斤最多可產生 40 瓦時，而鋰離子電池最多可產生 250 瓦時。 鋰空氣電池的潛在能量遠超每公斤 1400 瓦時。 威爾克說：“我的目標是每公斤 1000 瓦時，但在我們構建更大的原型之前，我們不會有能量密度的真實數字。”
在開發鋰空氣電池方面，Battery 500 專案並非唯一的參與者。 麻省理工學院的研究人員正在開發具有碳奈米纖維電極的鋰空氣電池。 此外，密蘇里科技大學化學與生物工程副教授 邢陽川 去年獲得了高階研究計劃署能源部 (ARPA–E) 120 萬美元的獎勵，用於開發鋰空氣電池。
威爾克估計，鋰空氣電池最早可能在 2020 年投入生產，“如果我們一路走來沒有發現任何阻礙性技術的話。” 他補充說：“我唯一確定的是，這十年內不會發生。”