Der Aufbau von Metall-Luft-Batterien weist grundlegende Unterschiede zu anderen Batterietypen auf, was darauf zurückzuführen ist, dass einer der Reaktionspartner für eine der beiden Redoxhalbreaktionen dem System aktiv von außen zugeführt wird. Hieraus resultiert einer der wichtigsten Vorteile der Metall-Luft-Technologie: eine hohe Energiedichte. Die spezifische Energie der Lithium-Luft-Batterien ist beispielsweise sehr nahe an der von Otto-Kraftstoff. Aluminium-Luft- und Zink-Luft-Batterien haben darüber hinaus noch den großen Vorteil der einfachen Verfügbarkeit, sowie geringerer Kosten des Anodenmaterials.
Metall-Luft-Batterien weisen jedoch nach wie vor noch eine Reihe von Schwächen auf: Diese sind auf die Stabilität von Intermediaten, Nebenreaktionen mit Bestandteilen der Luft, eine schlechte Umkehrbarkeit von elektrochemischen Prozessen, sowie eine kinetische Limitierung der Kathodenreaktion zurückzuführen. Aus diesem Grunde liegen Metall-Luft-Batterien oft als primäre Batterien vor. Für den kommerziellen Einsatz als Sekundär-Batterien müssen noch Lösungen für die beschriebenen Herausforderungen gefunden werden. Viele dieser Probleme können allerdings durch die Wahl des richtigen Elektrolyten behoben werden.
Ionische Flüssigkeiten stellen eine gute Alternative zu den traditionellen wässrigen und organischen Elektrolyten für Metall-Luft-Batterien dar und bieten die folgenden Vorzüge:
- Erhöhung der Sicherheit, da sie
- über eine größere elektrochemische und chemische Stabilität verfügen (erlaubt den Einsatz unter härteren Bedingungen),
- über extrem niedrige Dampfdrucke verfügen (minimiert die Freisetzung an die Umgebung und das Risiko von durch Überdruck ausgelöster Freisetzung),
- nicht brennbar sind,
- toxische Substanzen ersetzen,
- großes Lösungsvermögen erlaubt eine bessere Löslichkeit von Intermediaten und aktivem Material,
- Einstellbarkeit der Eigenschaften erlaubt eine Feinabstimmung des Systems,
- Verträglichkeit mit anderen Systembestandteilen.