然而，有几个障碍阻碍了实现这一愿景。它们包括可充电性差，由于高过电压(比放电能量更多的充电能量)和低比能量导致的效率降低。

两种不稳定因素导致了这些障碍。康奈尔大学罗伯特·F·史密斯化学与生物分子工程学院(CBE)的JamesA.Friend家族杰出工程教授LyndenArcher在实验室完成的大部分工作都集中在一个方面：成核和树枝状晶体从一个电极到另一个电极的生长，这会导致短路，这是过早的细胞衰竭的根源，它总是在火灾中结束。

这是另一种不稳定性-电池电量的损失，也称为容量衰减-这是实验室最近工作的重点。Archer研究小组的博士生SnehashisChoudhury提出了Archer所说的容量衰减问题的“巧妙”答案。

他们的工作详见“设计锂-氧电化学电池的相间”，本月发表在ScienceAdvances上。Choudhury是化学工程专业的CharlesWan的共同第一作者。

当将带电离子从负电极(阳极)传输到正(阴极)的电解质与电极反应时，发生容量衰减。“它开始消耗电极，”Choudhury说。“它形成了许多阻碍离子传输的绝缘产品。随着时间的推移，这些产品会产生如此过高的内部电池电阻，最终导致电池褪色。”

问题是：如何阻止一个电解质-电极反应，当两者之间的另一个必要反应-离子转移-产生电力?Choudhury的解决方案被称为人造固体电解质中间相(SEI)，这种材料可以保护电极，同时促进电子从电池一端流向另一端。

“这种相间在所有电化学电池中自然形成......它们的化学-机械稳定性对于锂离子电池中石墨阳极的成功至关重要，”Archer说。“

Choudhury创建功能设计器界面的方法基于含溴离子的离子聚合物(离聚物)，其选择性地连接到锂阳极以形成几纳米厚的导电涂层，以保护电极免于降解和褪色。SEI离聚物显示出三个属性，可以在电沉积过程中提高稳定性：保护阳极免受树枝状晶体的生长;还原-氧化(氧化还原)调节，减少电荷过电势;与锂形成稳定的间期，保护金属，同时促进离子的传输。

仍存在一个挑战：使用纯氧作为活性阴极材料评估所有研究级锂-氧电化学电池。对于商业上可行的锂-氧(或锂-空气，也称为锂空气)电池，它需要将氧气从空气中吸出，并且氧气还含有其他反应性组分，例如水分和二氧化碳。

Archer表示，如果能够解决限制锂-氧燃料电池性能的低效问题，电池化学提供的卓越储能选择将成为电气化运输的一大进步，也是自动机器人技术的革命性进步。

“从最先进的类人机器人的观察结果可以看出，它们总是被束缚在超长电缆上，或者正在使用类似大型割草机引擎来产生能量，”Archer说。“任何能源都与自然界中发现的能源相比较差。能量储存技术，如利用周围环境材料的锂空气电池，可以弥补这一差距。