1910年，愛迪生曾說過，在未來15年內，電動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於電動車電池的研究，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並不準確，且在經過一百年的發展後，電池仍然是電動車始終跨不過去的瓶頸。

鋰空氣電池結構示意圖 BigPic:600x365

根據ConsumerReport.org在2012年針對汽車品牌調查，有77%的受訪者對於電動車有里程限制(Limited Range)的焦慮，42%的人則關心在充電過程中的安全性問題，這些問題都和電動車的「心臟」 － 電池有關係。儘管經過長時間發展，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車對更高能量密度的需求。

兩大電池技術遇瓶頸

在純電動車中，主要使用兩種電池，分別是氫氣燃料電池和鋰離子電池。

燃料電池目前在市場中處於高不成低不就的尷尬狀態，台灣大學材料所副教授趙基揚指出，關鍵在於白金觸媒成本太高、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，使得燃料電池的發展受限。

在燃料電池遍尋不到突破點後，大家又回頭看鋰離子電池。相較於其他種類電池，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，甚至也是當前電動車電池的首選技術。

然而，隨著鋰離子電池廣泛被使用後，續航力和驅動力成為電動車使用鋰離子電池的最大問題。電動車和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，仍難以滿足電動車在續航力上的需求。

鋰空氣電池成明日之星

鋰離子電池想提升容量，就會有產生過重的問題。於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，並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IBM「Battery 500」計畫指出，目前的鋰離子電池充滿電可讓電動車行駛約100英哩，雖對於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 – 200 Wh/Kg)提升10倍，讓電動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產生電子與鋰離子，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，從而產生電能。由於空氣隨處可得，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。