Los investigadores han desarrollado una membrana con una nanoestructura que reduce la energía necesaria para recargar la batería, con lo que aumenta su eficiencia. El avance también ha permitido recargar una versión experimental de la batería 60 veces sin que pierda capacidad de almacenaje, aproximadamente el doble de recargas que versiones anteriores de la batería. (Las baterías para los coches eléctricos duran aproximadamente mil ciclos de carga).
Las baterías de litio-aire son atractivas porque en teoría cuentan con una capacidad de almacenamiento de energía inmensa, que en comparación por peso es casi 10 veces mayor que la de las baterías convencionales de ion-litio que se usan en los vehículos eléctricos actuales. Eso significa que un coche eléctrico que usara este tipo de baterías podría recorrer fácilmente los más de 500 kilómetros que la gente espera de un tanque de gasolina, y la batería podría ser mucho más pequeña y barata que las baterías convencionales. Hay grupos de investigación que ha abandonado el trabajo sobre las baterías de litio-aire porque han tenido problemas para que las baterías alcanzasen su potencial teórico. El avance logrado por Yale y el Instituto de Tecnología de Massachusetts demuestra que se están resolviendo algunos problemas clave, aunque aún queda mucho trabajo por hacer antes de que las baterías de litio-aire se puedan usar en coches eléctricos comerciales.
La baterías de litio-aire generan una corriente eléctrica cuando los iones de litio reaccionan con el oxígeno, formando óxido de litio. Para recargarlas hay que revertir esta reacción, rompiendo los enlaces entre los átomos de litio y oxígeno y liberando oxígeno. El problema es que el óxido de litio forma una capa sobre uno de los electrodos de la batería, cubriendo los catalizadores necesarios para liberar el oxígeno eficientemente.
La solución propuesta por los investigadores ha sido cambiar la estructura de las baterías de litio-aire, añadiendo una membrana hecha de nanofibras de polímero cubiertas con el catalizador. Han demostrado que no se forma óxido de litio sobre las nanofibras y por lo tanto los catalizadores siguen estando relativamente expuestos y eficaces.
Esta batería experimental usa oxígeno puro. Para conseguir el potencial teórico de las baterías de litio-aire, habría que desarrollar un sistema capaz de funcionar al aire, lo que implica varios retos. Por ejemplo, los iones de litio tienden a reaccionar con el dióxido de carbono en el aire, produciendo carbonatos de litio que dificultan la recarga de la batería.