更好的锂化学电池？

　　在我们回答这些问题之间，我们首先来谈论一下电池的内在机制。一个电池单元必须包含由两个绝缘层分开的电机，通常称为隔板，该结构通常浸泡在电解液中。两个电极必须要具有不同的电势或不同的电动势，最后两者之间的电势差就定义了电池的电压。电势较高的电极为正极，另一电极就为负极。　　　　　

　　下一代电池能量密度和功率密度的对应图表
　　

　　在放电过程中，电子通过外接的电路从负极流向正极，而带电的原子或离子则在电池内部流动，以保持电中性。在可充电电池充电时，这一过程就会倒过来。
　　
　　锂离子电池的能量密度是指单位质量的电池材料能存储多少能量，近几年一直在以每年约5%的增长速度稳定增长，在20年的时间里从90Wh/kg增长到了240Wh/kg，而预计这一趋势还将继续持续。这是由于电极和电解质化合物和体系结构中的渐进改进和最大充电电压的增加；最近的便携式设备电池电压已经从传统的4.2V增长到了4.4V。
　　
　　要在能量密度的继续提高上面继续获得突破，电极材料和电解质材料都需要进一步的改进。其中最大的即将实现的飞跃就是向正极中引入元素硫或空气，以及使用金属锂作为负极。
　　
　　实验室中的进展
　　
　　锂硫电池有望在锂离子电池的基础上实现能量密度的倍增，达到400Wh/kg；锂-空气电池的能量密度甚至有望达到锂离子电池的10倍，可达3000Wh/kg。这主要是因为此种电池使用空气作为一种非板载的反应物，氧气代替了电极中的元素，所以能极大地减少电池质量。

　　锂-空气电池使用氧气来驱动电池中的电化学反应

　　
　　锂硫电池和锂-空气电池都在实验室中得到了深入的研究，但其商业可行性还有待商业可用的原型设计的出现。在硫电极放电时，硫会溶解到电解液中，从而将电池与电路断开。而且在充电时，锂的量也会变少，这将严重影响到电池整体可逆性。
　　
　　为了能将这一技术实用化，我们必须要获得关键的突破：改善正极架构以便更好地保留活性材料或者开发新的电解质，这样不会将活性材料溶解到其中。
　　
　　而锂-空气电池也面临着类似的困难，这些问题都是来自于电解液和空气的反应。另外，在这两项技术中，锂电极的保护还是一个有待解决的问题。