鋰空氣電池，是一個金屬-空氣電化學電池或電池使用化學氧化的鋰在陽極和還原的氧在陰極以引起電流流動。

理論上，鋰和環境氧的配對可以使電化學電池具有盡可能高的比能。的確，在不帶氧氣的情況下，以Li?₂?O?₂產物充電的非水Li-空氣電池的理論比能為?40.1 MJ / kg。這相當于汽油的理論比能，約為46.8 MJ / kg。在實踐中，已經證明了鋰空氣電池在電池級的比能量為?6.12 MJ / kg。這大約是商用鋰離子電池的5倍，足以運行2,000 kg的EV使用60公斤電池，一次充電約500公里（310英里）。但是，鋰空氣電池的實用功率和生命周期需要進行重大改進，才能找到市場利基。

開發商業應用需要大量電解質的進步。有四種方法有效：非質子傳遞、水溶液、固態和混合的水-非質子傳遞。

金屬空氣電池，特別是鋅空氣電池由于潛在的高能量密度而受到關注。金屬空氣電池的理論比能量密度高于離子法。鋰空氣電池理論上可以達到3840 mA·h / g。

電池的主要市場驅動力是汽車領域。汽油的能量密度約為13 kW·h / kg，相當于損失后提供給車輪的能量1.7 kW·h / kg。從理論上講，不包括氧氣質量，鋰空氣可以達到12 kW·h / kg（43.2 MJ / kg）。考慮到整個電池組（外殼、空氣通道、鋰基材）的重量，盡管僅鋰非常輕，但能量密度卻要低得多。

截至2016年，鋰空氣電池的比能量可能是鋰離子電池的5到15倍。

鋰空氣電池是電動汽車所關注的，因為它們的理論比能量和體積能量密度都很高，可與汽油媲美。電動機提供高效率（95％，而內燃機為35％）。假設電池組所需的設備平衡質量或體積可忽略不計，鋰空氣電池的續航里程可與如今的車輛相當，其電池組僅為標準油箱尺寸的三分之一。

2014年，研究人員宣布了混合太陽能電池。傳統太陽能電池產生的能量中，有20％會流向電池并為電池充電，從而損失掉所有能量。混合動力汽車存儲了將近100％產生的能量。一種混合動力版本使用的是鉀離子電池，使用的是鉀空氣電池。與傳統的鋰離子電池相比，它具有更高的能量密度，更低的成本并避免了有毒的副產品。最新的裝置基本上用鋰代替鉀。

太陽能電池使用由二氧化鈦的細桿制成的網，以使所需的氧氣通過。捕獲的陽光產生電子，該電子將過氧化鋰分解為鋰離子，從而為電池充電。在放電過程中，空氣中的氧氣補充了過氧化鋰。