中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近年，作為一種新型電池，以鋰空氣電池為代表的金屬空氣電池(以下，在不引起混亂的前提下，簡(jiǎn)稱為“空氣電池”)，越來(lái)越多地獲得研發(fā)人員和市場(chǎng)相關(guān)者的矚目。
其原因在于：如果這種電池能過(guò)研發(fā)成功，將大幅度提高車載電池的性能，使電動(dòng)車的續(xù)航能力達(dá)到或超過(guò)現(xiàn)有汽油、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)車的水準(zhǔn)。
如果空氣電池的研究能夠取得突破，在與內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力車以及燃料電池車的續(xù)航歷程競(jìng)爭(zhēng)中，目前處于劣勢(shì)的電動(dòng)車將會(huì)脫穎而出。而空氣電池將會(huì)取代目前主流的鋰離子電池，一舉登上霸主地位。
本文將對(duì)目前車載蓄電池的問(wèn)題，以及空氣電池的發(fā)展作一概述。
1. 鋰離子電池的問(wèn)題
1.1 鋰離子電池所帶來(lái)的不安
在波音公司新型大型客機(jī)“Boeing787”多次發(fā)生與蓄電池相關(guān)的事故后，世界各國(guó)對(duì)鋰離子電池的安全性更加重視。
經(jīng)常乘飛機(jī)的人可能會(huì)發(fā)現(xiàn)：以前在辦理登機(jī)手續(xù)和進(jìn)行安檢時(shí)，要求乘客放在托運(yùn)行李中的電腦、充電寶、游戲機(jī)等電器產(chǎn)品，現(xiàn)在被要求放在手提行李中了。
也許沒(méi)有多少人能注意到：這些電器產(chǎn)品中有很多都是使用鋰離子電池的。
雖然對(duì)此沒(méi)有哪家航空公司給出明確的說(shuō)法，但原因恐怕有以下兩方面：一方面，放在托運(yùn)行李中可能會(huì)因碰撞而發(fā)生燃燒；另一方面，認(rèn)為“鋰離子電池有著火的可能，而將其放在目所能及之處，以便能夠及時(shí)對(duì)應(yīng)”這種思路恐怕是原因之一。不管是什么原因，鋰離子電池容易起火燃燒已經(jīng)成為人們的共識(shí)。
在信息泛濫的現(xiàn)代社會(huì)，小到手機(jī)在充電、使用中著火，大到飛機(jī)因電池原因而停飛。與鋰離子電池的可靠性相關(guān)的資訊源源不斷。
在一定程度上這些信息表明：目前的鋰離子電池技術(shù)已經(jīng)走入了某種技術(shù)上的瓶頸，需要人們重新考慮鋰離子電池的定位問(wèn)題。
1.2 鋰離子電池問(wèn)題的根源
大家知道：和以前在家庭中廣泛使用的鎳鎘、鎳氫電池以及在交通工具中使用的鉛酸電池相比，鋰離子電池具有很多的優(yōu)勢(shì)。
最大的優(yōu)勢(shì)，就是鋰離子電池的單位能量密度很高。鋰離子電池的標(biāo)稱電壓(Nominal Voltage)為3.6伏特，同時(shí)體積小、重量輕，非常適用于對(duì)于重量較為敏感的電動(dòng)車。
與上述優(yōu)點(diǎn)相對(duì)的，是鋰離子電池同樣是一種不安定的能量載體。
如果鋰離子電池處于空電狀態(tài)(即電池中電量接近零的狀態(tài))時(shí)，電池的正負(fù)極分別是鈷酸鋰(LiCoO2)和石墨。這兩種物質(zhì)相當(dāng)穩(wěn)定，所以電池一般不容易出現(xiàn)燃燒和爆炸現(xiàn)象。
而當(dāng)鋰離子電池處于充滿電的狀態(tài)時(shí)，其陽(yáng)極材料成分主要是脫鋰狀態(tài)的鈷酸鋰(Li0.5CoO2)，陰極材料成分是嵌鋰碳(LiC6)。鈷酸鋰在高溫下會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)釋放氧氣，而嵌鋰碳的化學(xué)反應(yīng)活性基本上與金屬鋰相近。所以如果電池發(fā)生故障，產(chǎn)生高溫并燃燒，那基本上就相當(dāng)于金屬鋰在富氧環(huán)境中燃燒一樣了！
除鋰離子電池的電極材料本身不安定之外，鋰離子電池所使用的電解液，也是造成電池發(fā)生著火事故的元兇。
目前人類在日常生活中所接觸到的化合物液體，從種類上分只有兩種：一種是無(wú)機(jī)化合物的水溶液，比如酸、堿、鹽等的溶液；另一種是液體有機(jī)物，如苯、烷、乙醇等。由于水的理論分解電壓僅為1.23V，所以以水溶液為電解液體系的蓄電池最高電壓只能達(dá)到2.0V左右。因此，在選擇電池的電解液時(shí)，為保證鋰離子電池具有足夠高的輸出電壓，在電池中使用的電解液多為分解電壓較高的有機(jī)溶液。
但是，很多的有機(jī)電解液氣其蒸汽壓較低，當(dāng)電池升溫到一定程度就會(huì)揮發(fā)。如果揮發(fā)出的氣體具有燃燒性質(zhì)，則很容易起火。
鋰離子電池受陽(yáng)極和陰極材料的限制，充放電容量有限。所以如欲增加電池容量，必須將復(fù)數(shù)個(gè)電池組合在一起使用。由此而帶來(lái)的問(wèn)題，就是電池整體重量過(guò)大、個(gè)別電池的性能差異會(huì)影響到整個(gè)電池組的性能。
所以，不論是從安全性的角度出發(fā)，還是為了防止因過(guò)度充放電而帶來(lái)的鋰離電池的性能劣化，都需要在電池組中設(shè)置對(duì)每個(gè)電池單元進(jìn)行電壓和溫度狀態(tài)監(jiān)視的機(jī)制。同時(shí)，考慮到監(jiān)視系統(tǒng)本身也有可能出現(xiàn)故障，還需要有檢測(cè)該系統(tǒng)工作狀態(tài)的獨(dú)立系統(tǒng)。這樣自然就造成了鋰離子電池高價(jià)格狀態(tài)。
另外，從地殼的豐度看，鋰屬于“稀有金屬”。目前在國(guó)際上只有包括我國(guó)在內(nèi)的有限的幾個(gè)國(guó)家能夠出產(chǎn)。所以對(duì)很多國(guó)家來(lái)說(shuō)，從資源戰(zhàn)略的角度看，金屬鋰并不是一種理想的物質(zhì)。
綜上所述，作為目前車載電池主流的鋰離子電池，在經(jīng)過(guò)廣泛地應(yīng)用后，特別是在與其他動(dòng)力形式的競(jìng)爭(zhēng)中，逐漸地顯現(xiàn)出其技術(shù)上和原理上的限界。電池行業(yè)必須要有化學(xué)體系的重大突破，或者在電池構(gòu)造方面另辟蹊徑，才能滿足整個(gè)社會(huì)不斷增長(zhǎng)的對(duì)大容量電池的需求。在這種狀況下，空氣電池這種具有獨(dú)特構(gòu)造的能量載體再次進(jìn)入研究人員的視野。
2. 空氣電池的歷史
早在20世紀(jì)的初葉，人們就已經(jīng)發(fā)明了金屬空氣電池。其特征在于單位能量密度(包括體積能量密度和重量能量密度)很高。
金屬空氣電池的原理非常簡(jiǎn)單。但是，限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件，空氣電池并沒(méi)有發(fā)展到實(shí)用階段。特別是因發(fā)明空氣電池的美國(guó)申請(qǐng)了進(jìn)攻性的技術(shù)保護(hù)專利，更是限制了空氣電池的發(fā)展。在這里，原理的簡(jiǎn)單性竟變成負(fù)面因素：因原理簡(jiǎn)單，所以少數(shù)的幾項(xiàng)專利就可以構(gòu)成專利壁壘，后來(lái)者很難在這個(gè)壁壘上找到漏洞。雖然后來(lái)日本的研究人員別開(kāi)生面，找到了其他的制造方法，但畢竟世界范圍內(nèi)進(jìn)行研究的絕對(duì)人數(shù)較少，在一些技術(shù)瓶頸方面仍然未能取得突破。
直到進(jìn)入21世紀(jì)，隨著新能源汽車等方面需要的高漲，以及研究人員在材料等方面取得突破，空氣電池才重新被人們所重視，并獲得了較大的發(fā)展。
3. 空氣電池原理
普通電池分別在陽(yáng)極和陰極使用容易進(jìn)行氧化和還原反應(yīng)的材料，通過(guò)導(dǎo)出這些反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的電子，來(lái)產(chǎn)生電流。
圖1 普通電池放電時(shí)的狀態(tài)
圖中，各種物質(zhì)的具體成分為（例）：
而在空氣電池中，用來(lái)進(jìn)行氧化反應(yīng)的材料為空氣中的氧氣。因在大氣中存在著豐富的氧氣，所以理論上講，陽(yáng)極上用來(lái)進(jìn)行反應(yīng)的材料重量為零，并且不存在陽(yáng)極的容量限制。
我們知道，電池的重量為陽(yáng)極、陰極與電解質(zhì)之和。如果陽(yáng)極的重量為零，則能量密度將會(huì)得到大幅度的提升。因此，空氣電池受到各方面的矚目。
在空氣電池中，在陰極用來(lái)進(jìn)行反應(yīng)的金屬有錫、鋁和鋰等；陽(yáng)極則為空氣中的氧氣；電池的電解液采用堿溶液(為水溶液)。當(dāng)然在陽(yáng)極的構(gòu)造上，因?yàn)椴豢赡苡每諝獗旧韥?lái)作電池的電極，所以需要利用催化劑來(lái)吸附、固定和還原空氣中的氧氣。
圖2 空氣電池放電時(shí)的狀態(tài)
在放電時(shí)，空氣電池中陽(yáng)極的還原反應(yīng)方程式為：
O2+2H2O+4e-―→4OH-
而陰極的氧化反應(yīng)隨構(gòu)成物質(zhì)的不同而變化，主要有以下幾種：
Zn+2OH-―→Zn(OH)2+2e-
Al+3OH-―→Al(OH)3+3e-
Li+OH-―→LiOH+e-
電池充電時(shí)的反應(yīng)方程式與以上相反。
4. 空氣電池的優(yōu)點(diǎn)
4.1 較高的能量密度
從目前國(guó)外的研究看，在對(duì)各種金屬電極材料進(jìn)行比較試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，用鋰作陰極的鋰空氣電池可以得到最為令人滿意的結(jié)果。在鋰空氣電池中，進(jìn)行的氧化反應(yīng)(4Li +O2→ 2Li2O)可以實(shí)現(xiàn)2.91V的開(kāi)路電壓，重量能量密度高達(dá)5，200Wh/kg！
更令人注目的是：從原理上講空氣電池使用氧氣作為陽(yáng)極，而氧氣來(lái)源于空氣中。所以，只要不是用在宇宙或水中等無(wú)法接觸到空氣的特殊場(chǎng)所，電池中可以不用附帶陽(yáng)極所需的氧氣。
換句話說(shuō)，電池的重量中不包含陽(yáng)極部分的重量。因此，將氧氣陽(yáng)極的重量排除在外之后，空氣電池的理論重量能量密度可高達(dá)11，140Wh/kg！
近年被廣泛研究的幾種金屬空氣電池的性能參數(shù)如下：
作為對(duì)比，中、美、日等國(guó)所制定的2020年電池容量密度研究目標(biāo)為300Wh/kg。由此也可以看出空氣電池的不同凡響。
4.2 很高的安全性
具有較高能量密度的充電電池，其危險(xiǎn)性也很高。當(dāng)電路中出現(xiàn)短路或過(guò)載，電池內(nèi)部進(jìn)行了超過(guò)當(dāng)初設(shè)計(jì)所容許的反應(yīng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生異常高溫。
如上所述，為使電池具有盡量高的能量密度，需要使用分解電壓較高的有機(jī)溶劑作電解液。而當(dāng)電池出現(xiàn)高溫狀況會(huì)加速有機(jī)溶劑的氣化，最后引起溶劑氣化后蒸汽的燃燒，甚至導(dǎo)致爆炸。
當(dāng)然，在電池的設(shè)計(jì)和制造時(shí)，技術(shù)人員一定會(huì)設(shè)置多重安全措施。但是無(wú)論是電池的制造過(guò)程還是使用過(guò)程，都不能保證所有的電池的質(zhì)量完全相同，也無(wú)法保證所有的電池的使用環(huán)境完全相同。無(wú)論是制造過(guò)程中，還是使用過(guò)程中的細(xì)微的差別，最后都會(huì)造成各電池單元之間性能的差異。其結(jié)果，輕則導(dǎo)致電池組整體性能的下降，重則引發(fā)各種事故。我們?cè)谏钪兴?jīng)?？吹降某潆婋姵氐母鞣N事故，也從一個(gè)側(cè)面證明了充電電池技術(shù)所面臨的困境。
與目前廣泛使用的各種電池相比，雖然空氣電池也存在著在制造質(zhì)量方面、使用環(huán)境方面出現(xiàn)問(wèn)題的可能，但是，從電池的原理上看，導(dǎo)致事故的可能性比較小。
空氣電池使用的電解液為堿性水溶液，從物理性質(zhì)上看不存在著火的可能性。同時(shí)，電池中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)速度，不能超過(guò)氧氣的供給速度，所以很難產(chǎn)生異常高溫。
因此，空氣電池的安全性是很高的。
4.3 環(huán)境負(fù)擔(dān)低
目前廣泛使用的鋰離子蓄電池中，使用了鈷等稀有金屬。所以在用于車輛等需要大容量的場(chǎng)合，不僅成本很高，同時(shí)也會(huì)污染環(huán)境。
而空氣電池所使用的金屬材料，主要是鋁、鋰、錫等“常見(jiàn)金屬”。在使用過(guò)程中，放電時(shí)吸收氧氣；充電時(shí)放出氧氣，基本上不產(chǎn)生排放物質(zhì)。即使加大電池容量，也不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染。
在處理廢棄電池時(shí)，鋁、鋰、錫等金屬及其氧化物都屬于低環(huán)境污染物質(zhì)；電解液為普通的堿性水溶液，較容易處理，所以不容易污染環(huán)境。而電池的高容量也就意味著電池的廢棄頻度較低，這也從另一個(gè)方面減輕了環(huán)境負(fù)擔(dān)。
5. 空氣電池的問(wèn)題點(diǎn)
1. 電池放電時(shí)，在電解液中生成固體的氧化物，這種物質(zhì)會(huì)附著于陽(yáng)極上，并且阻擋陽(yáng)極與空氣的接觸，最后導(dǎo)致放電停止；
2. 在重復(fù)進(jìn)行充放電的過(guò)程中，陰極附近會(huì)形成鋰(或其他陰極金屬)的枝狀結(jié)晶，造成電池的內(nèi)部短路；
3. 雖然在原理上，空氣電池是利用空氣中的氧氣，但是在電池內(nèi)部需要將氧氣轉(zhuǎn)化為氧離子。和電池的陰極可以利用那些比較容易離子化(氧化)的金屬材料相比，陽(yáng)極的氧氣的離子化速度較低。這成為影響電池整體性能的一個(gè)瓶頸；
4. 在進(jìn)行充電的過(guò)程中，陽(yáng)極會(huì)產(chǎn)生氧離子。同時(shí)，因這時(shí)的氧離子的活性較強(qiáng)，會(huì)對(duì)陽(yáng)極材料帶來(lái)腐蝕。特別是在空氣電池中，陽(yáng)極材料普遍使用石墨，在實(shí)際使用時(shí)消耗較大；
5. 在充電結(jié)束后，陰極的化學(xué)性質(zhì)變得比較活潑，所以無(wú)法維持較多的充放電次數(shù)等等。
近年對(duì)空氣電池的研究，幾乎都是圍繞著如何解決上述問(wèn)題而展開(kāi)的。
比如，對(duì)于陰極的金屬選擇問(wèn)題，鐵系材料具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)在充電時(shí)不會(huì)形成枝狀結(jié)晶。但鐵系陰極的理論開(kāi)路電壓較低，同時(shí)充電時(shí)電池過(guò)壓較高導(dǎo)致充電時(shí)會(huì)發(fā)熱和產(chǎn)生氫氣；
鋅系陰極在充電時(shí)，較易形成枝狀結(jié)晶造成電池內(nèi)部短路，從而縮短電池的充放電壽命。故對(duì)鋅系空氣電池的研究主要集中在如何通過(guò)“換電”方式來(lái)為車輛補(bǔ)充電能方面；
使用鋁系材料時(shí)，因充電電壓較高在電池內(nèi)部可能會(huì)產(chǎn)生電解水的反應(yīng)，導(dǎo)致電池的充放電性能下降。因此，對(duì)鋁系空氣電池的研究和鋅系同樣，集中在“換電”方式這方面；
而鋰系陰極在充電過(guò)程中，還原反應(yīng)生成的金屬鋰會(huì)與空氣中的水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣導(dǎo)致爆炸事故，如何隔絕鋰與空氣的接觸則成為鋰空氣電池研究的主攻方向。
另一方面，對(duì)于陽(yáng)極材料的研究則集中在如何提高石墨系陽(yáng)極材料的耐腐蝕性能方面。目前，在放電時(shí)具有活性，同時(shí)在充電時(shí)仍具有活性的“雙料”機(jī)能的催化劑成為研究熱點(diǎn)。
6. 國(guó)際上的動(dòng)向
6.1 對(duì)空氣電池構(gòu)造的改進(jìn)
2009年，日本的獨(dú)立行政法人“產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所”的能源技術(shù)研究部門能源界面技術(shù)研究小組研究員王永剛先生在對(duì)空氣電池的研究中對(duì)其構(gòu)造進(jìn)行了改進(jìn)，部分解決了上述技術(shù)問(wèn)題。
王永剛在空氣電池中，創(chuàng)造性地采用了多種電解質(zhì)結(jié)構(gòu)：在陰極使用有機(jī)電解液，在陽(yáng)極使用水系電解液，同時(shí)在兩種電解液之間設(shè)置一僅能通過(guò)鋰離子的固態(tài)電解質(zhì)。其結(jié)果，既能防止兩種電解液的混合，又能防止在陽(yáng)極附近產(chǎn)生固體氧化鋰，只生成能夠溶于水的氫氧化鋰。
但是，這種構(gòu)造仍然有很多的不足。比如：在陽(yáng)極附近生成的氫氧化鋁溶液的堿性很強(qiáng)，會(huì)腐蝕電池中作為隔斷的固態(tài)電解質(zhì)。雖然可以通過(guò)在水溶液中加入醋酸鋰作為緩沖溶液來(lái)進(jìn)行緩解，但是從電池的性質(zhì)上看，在溶液中會(huì)產(chǎn)生濃度很高的氫氧化鋰，加入醋酸鋰并不能從根本上解決腐蝕問(wèn)題。另外，在電池中的固態(tài)電解質(zhì)為不耐沖擊的陶瓷類材料，故較難大型化。
6.2 業(yè)界團(tuán)體的動(dòng)向
2009年6月，美國(guó)的IBM宣布：為替換現(xiàn)有的鋰離子電池，全力開(kāi)發(fā)鋰空氣電池。在日本國(guó)內(nèi)，豐田汽車公司也將開(kāi)發(fā)鋰空氣電池作為重要的發(fā)展方向，并為此成立了“電池研討會(huì)”這一研發(fā)信息交流平臺(tái)。
6.3 應(yīng)用納米技術(shù)
近年備受矚目的納米技術(shù)，也為解決空氣電池的材料問(wèn)題提出了一條新的思路。
2015年9月2日，據(jù)日本的科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)(JST)與日本東北大學(xué)的原子分子材料科學(xué)高等研究機(jī)構(gòu)(AIMR)發(fā)表，在鋰空氣電池中，通過(guò)使用具備三維構(gòu)造的多孔材質(zhì)石墨烯作為陽(yáng)極材料，獲得了較高的能量利用效率和100次以上的充放電性能。
日本的科研人員認(rèn)為：鋰空氣電池的充放電過(guò)程，是一個(gè)金屬鋰與空氣在由固體、液體以及氣體所構(gòu)成的三相界面上進(jìn)行電子的交換過(guò)程。如何能夠有效地將液體與氣體進(jìn)行混合，并有效地進(jìn)行氧化鋰離子和還原過(guò)氧化鋰離子是個(gè)關(guān)鍵。
為解決這個(gè)問(wèn)題，研究小組使用了多孔體的陽(yáng)極材料。即使用了滲氮多孔石墨烯，在其上吸附二氧化釕(Ru)作為反應(yīng)催化劑的材料結(jié)構(gòu)。
這種納米級(jí)多孔石墨烯材料，帶有100-300納米的微細(xì)孔洞，通過(guò)這些微細(xì)孔洞中，可圓滑地傳送鋰離子、氧氣以及電解質(zhì)。并能夠儲(chǔ)藏在放電反應(yīng)中生成的過(guò)氧化鋰離子。同時(shí)，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)具有較大的表面積，所以兼具促進(jìn)充電時(shí)所以進(jìn)行的過(guò)氧化鋰離子的分解反應(yīng)的效果。
研究小組通過(guò)掃描電鏡(SEM)的檢查發(fā)現(xiàn)：經(jīng)納米多孔石墨烯電極的充電前后狀態(tài)對(duì)比，充電前在多孔石墨烯孔洞中存在的過(guò)氧化鋰離子，在充電后已經(jīng)消失；而經(jīng)過(guò)放電過(guò)程后，多空石墨烯孔洞中復(fù)又充滿了過(guò)氧化鋰離子。
另外，經(jīng)穿透電鏡(TEM)對(duì)經(jīng)過(guò)50次充放電后二氧化釕納米粒子的狀態(tài)觀察，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)離子尺寸的變化，由此得知多次重復(fù)充放電過(guò)程并不會(huì)帶來(lái)催化劑的劣化。
目前在國(guó)際上，不斷有發(fā)現(xiàn)新的陽(yáng)極材料、陰極材料以及電解液的報(bào)道，現(xiàn)在空氣電池在常溫下，已經(jīng)具有不遜于鋰離子充電電池的性能。
6.4 改良電解液
最后，如何保持電解液的耐久性也是一個(gè)課題。作為一種堿性溶液，電解液會(huì)與空氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)生成鹽或碳酸氫鹽，從而導(dǎo)致性能的劣化。特別是鋰空氣電池，二氧化碳會(huì)與電池中的鋰離子發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鋰(Li2CO3)。而碳酸鋰會(huì)在陽(yáng)極上沉淀，不僅提高陽(yáng)極的電阻，而且在陽(yáng)極上形成包覆層，阻礙氧氣與陽(yáng)極的接觸。
空氣電池從原理上講，需要利用空氣中的氧氣進(jìn)行反應(yīng)，結(jié)構(gòu)上無(wú)法形成密閉空間，所以如何遮蔽二氧化碳成為一個(gè)重要的課題。在這方面，能否研發(fā)出一種既能夠透過(guò)氧氣，又能阻擋二氧化碳的薄膜？各國(guó)的研發(fā)人員都在方面進(jìn)行著努力。
2014年12月，日本的國(guó)立研究開(kāi)發(fā)法人--理化學(xué)研究所的研究人員在研究中發(fā)現(xiàn)了分解碳酸鋰的方法。他們通過(guò)在陽(yáng)極上使用蒸著了直徑僅為200nm的氧化鎳(NiO)顆粒的多層碳納米管，有效地分解了電池反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的碳酸鋰。并獲得了優(yōu)于普通碳納米管的效果。
7. 展望
綜合以上的敘述可以看出，從目前研發(fā)的狀態(tài)看，空氣電池的應(yīng)用方式可以有以下兩種：
7.1 作為一次性電池使用
從電池的原理看，如果將空氣電池作為一次性電池來(lái)使用，是最為簡(jiǎn)單的。如果電池的陽(yáng)極石墨和陰極金屬消耗完畢即進(jìn)行更換，那么上述的各種構(gòu)造及材料方面的問(wèn)題就不成其為問(wèn)題，研發(fā)工作有很多可以省略。
如果將這種形式的空氣電池裝載于車輛之上，充其量只需要制定一個(gè)世界通用的、在外形以及觸點(diǎn)位置等方面做出規(guī)定的國(guó)際規(guī)格即可。在這種情況下，空氣電池實(shí)際上和日常使用的一次性電池相比，除容量更大以外別無(wú)二致。換句話說(shuō)，這種使用方式在本質(zhì)上，和日常生活中使用剃須刀、手電筒以及電子掛鐘等沒(méi)有什么區(qū)別。
但是同時(shí)也應(yīng)該看到，如果采用一次性電池的應(yīng)用方式，在電池回收再生方面也存在著重新精煉陽(yáng)極和陰極物質(zhì)的問(wèn)題。
不過(guò)，從電動(dòng)車和其他驅(qū)動(dòng)形式的車輛(如內(nèi)燃機(jī)車、燃料電池車等)的競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題看，電動(dòng)車最為被人詬病的一點(diǎn)就是：電動(dòng)車的充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。如果采用這種“更換電池”的方式來(lái)進(jìn)行能量補(bǔ)充，那么電動(dòng)車相較于其他車輛的弱點(diǎn)就不復(fù)存在了。
在日文版的Wikipedia上，對(duì)使用空氣電池所產(chǎn)生的效果作過(guò)如下的比較：
從這張表上，也可以體會(huì)到空氣電池的優(yōu)異性能。
7.2 作為充電電池使用
無(wú)論從經(jīng)濟(jì)效益還是用戶的使用習(xí)慣看，將空氣電池作為充電電池使用，應(yīng)該是最有市場(chǎng)潛力的。
但是，目前限于電極材料和電解質(zhì)問(wèn)題，空氣電池的研發(fā)工作仍然任重道遠(yuǎn)。
如果將空氣電池作為充電電池使用，目前存在著以下的問(wèn)題：
1. 需要提高電池的耐久性
如上所述，鋅曾被認(rèn)為是一種較好的可用來(lái)充當(dāng)空氣電池陰極的材料，可是在重復(fù)進(jìn)行充放電的過(guò)程中，陰極的形狀會(huì)因形成枝狀結(jié)晶而變形，并帶來(lái)電池性能的惡化。
另一方面，如何解決還原氧氣這種活潑物質(zhì)對(duì)陽(yáng)極的腐蝕，也是目前研究的重要方向。
2. 需要提高電池的穩(wěn)定性
空氣電池的陽(yáng)極由于暴露于空氣中，所以很容易受到空氣的溫度、濕度和二氧化碳濃度的影響?？諝馕∵^(guò)度，則會(huì)引起電解液的干燥；而空氣吸取太少，則電池內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速度下降，導(dǎo)致電池性能的低下。
從原理上看，空氣電池是一種開(kāi)放狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。所以，解決這類看似矛盾的問(wèn)題，也成為左右空氣電池發(fā)展進(jìn)程的重要課題。
