以锂空气电池、全固体电池及有机电池为代表的新一代锂离子电池，正成为当今最领先的研发领域。对此，美国、日本投入重兵进行开发。例如，丰田于2008年6月新设了“电池研究部”，正在积极推进锂空气电池、全固体电池及锂离子电池新材料等新一代电池的研究。
锂空气电池以大气中的氧气为正极，与目前的锂离子电池相比，可将能量密度在理论值上提高到以前的15倍以上，堪与汽油媲美。所以作为“终极”电池备受关注。然而，该电池正极的结构与燃料电池相同，需要使用催化剂促使氧进行反应。而且，作为充电电池使用时，还需要还原在空气极发生反应的Li2O2等物质。此外，也存在着作为反应中间体的活性氧会与电解液发生反应的问题。针对这方面的研发目前主要集中在美日等国。
2011年4月9日在深圳会展中心召开的中国（国际）锂电新能源高峰论坛，将探讨锂电新能源产业发展和技术趋势，不仅包括正/负极材料、隔膜技术、动力电池、储能电池、电池组管理、充电系统等，还将研讨新一代锂离子电池的开发方向。其中，锂空气电池是重点议题。
