Li-Air電池是日本工業技術研究院（Japanese Technologies Institute，簡稱“Li-Air”）和“Li-Air”（Japanese of Japanese，簡稱 JSPS）聯合研發的一種大容量鋰離子電池。該電池的陰極為金屬鋰，陽極為空氣中的氧氣，通過固體電解質將兩個電極分隔開來；電極是用有機電解質，而電極是用水基電解質。

在放電過程中，負極作為鋰離子溶解在有機電解質溶液中，再通過固態電解質進入正極的水系電解質；本項目擬研究一種新型的可再生能源-電極材料-電極材料體系，利用該體系對電極材料進行充放電、放電、放電等過程，實現對電極材料性能的有效調控。該電池在充放電過程中，電子經導體線向負極輸送，鋰離子從正極的水系電解質中穿過固態電解質，進入負極，與負極發生化學反應，形成一種金屬鋰。在正極上，羥基因丟失電子而產生氧氣。

通過對正極電解液和負極鋰進行更換，鋰空電池不需要進行充電，其放電容量高達50000 mAh/g，具有高的能量密度，在理論上，30 kg的金屬鋰相當于40 L汽油所釋放的能量。該方法制備的氫氧化鋰易于回收，對環境無污染。然而，該材料的循環穩定性、能量轉化效率以及高倍率等問題仍有待解決。

2015年，由劍橋大學的格雷研發的鋰空電池，在“超過2000次”的充放電次數下，在理論上實現了90%以上的能量利用率，進一步推動了鋰空電池的實際應用。國際商用機器公司 IBM于2009年發起“可持續運輸”計劃，旨在研制一款適用于家庭電動車的鋰空電池，有望在一次充放電后續航時間達到500 km左右，而最近日本旭化成公司、 Central Glass等也相繼參與此計劃，其研究成果必將推動鋰空電池技術走向實用化。