但是，可用于传统的全密封电池的电池化学的新变化承诺具有与锂-空气电池类似的理论性能，同时克服所有这些缺点。

新电池概念，称为纳米石英阴极电池，在麻省理工学院Battelle能源联盟核科学与工程教授JuLi的论文“自然能源”杂志中有所描述。博士后朱;以及麻省理工学院，阿贡国家实验室和中国北京大学的其他五个人。

Li解释说，锂空气电池的缺点之一是电池充电和放电所涉及的电压之间的不匹配。电池的输出电压比用于充电的电压低1.2伏以上，这代表了每个充电周期中产生的显着功率损耗。“你在充电过程中浪费了30%的电能作为热量......如果过快地充电，它实际上会燃烧，”他说。

保持稳固

传统的锂-空气电池从外部空气吸入氧气以在放电循环期间驱动与电池锂的化学反应，然后在充电循环中的反向反应期间该氧气再次释放到大气中。

在新变型中，在充电和放电期间在锂和氧之间发生相同类型的电化学反应，但是它们在没有让氧气恢复成气态的情况下发生。相反，氧气停留在固体内部并直接在其三种氧化还原状态之间转化，同时以三种不同的固体化合物Li2O，Li2O2和LiO2的形式结合，它们以玻璃的形式混合在一起。这将电压损失降低了五倍，从1.2伏特降低到0.24伏特，因此只有8%的电能转化为热能。“这意味着更快的汽车充电，因为从电池组中散热不是安全问题，也不是能源效益，”李说。

这种方法有助于克服锂空气电池的另一个问题：由于充电和放电中涉及的化学反应在气态和固态形式之间转换氧，材料经历巨大的体积变化，可能破坏结构中的电传导路径，严重限制其寿命。

新配方的秘诀在于产生纳米尺度(十亿分之一米)的微小颗粒，其中包含锂和玻璃形式的氧气，紧密地限制在​​氧化钴基质中。研究人员将这些粒子称为纳米石化。他说，在这种形式中，LiO2，Li2O2和Li2O之间的过渡可以完全在固体材料内部进行。

纳米石化颗粒通常非常不稳定，因此研究人员将它们嵌入氧化钴基质中，这是一种海绵状材料，孔隙只有几纳米。基质稳定颗粒并且还充当它们转化的催化剂。

Li解释说，传统的锂空气电池“真的是锂干电池，因为它们真的无法处理水分或二氧化碳”，所以必须小心地从供给电池的进气中擦洗它们。“你需要大型辅助系统去除二氧化碳和水，而且这很难做到。”但这种永远不需要吸入任何外部空气的新电池可以解决这个问题。

没有多收费用

该团队表示，新电池本身也可以防止过度充电，因为在这种情况下，化学反应自然是自我限制的-当过度充电时，反应会转变为防止进一步活动的不同形式。“对于典型的电池，如果你过度充电，它会导致不可逆的结构损坏甚至爆炸，”李说。但是使用纳米光纤电池，“我们已经将电池充电超过15天，达到其容量的一百倍，但根本没有损坏。”

在循环测试中，新电池的实验室版本经历了120次充电-放电循环，并且显示出不到2%的容量损失，表明这种电池可能具有长的使用寿命。并且因为这些电池可以像传统的固体锂离子电池一样安装和操作，没有锂-空气电池所需的任何辅助元件，它们可以很容易地适应现有装置或汽车，电子产品的传统电池组设计，甚至是电网规模的电力储存。

该团队表示，由于这些“固体氧”阴极比传统的锂离子电池阴极轻得多，因此新设计可以为给定的阴极重量储存多达两倍的能量。李说，随着设计的进一步完善，新电池最终可能再次翻倍。

Li表示，所有这一切都是在不添加任何昂贵组件或材料的情况下完成的。他说，他们在这种电池中用作液体电解质的碳酸盐“是最便宜的电解质”。并且氧化钴组分的重量小于纳米石英组分的50%。Li说，总的来说，新电池系统“比锂空气电池更具可扩展性，便宜性和安全性”。

该团队希望在大约一年内从实验室规模的概念证明转变为实用原型。