第一個問題，鋰電池的能量密度有可能超過汽油嗎？ 不可能。
本質原因： 鋰電池是二次電池，放電完之後還要能充電，需要有精細的結構來維持這一內容，精細的結構也需要大量的物質來支撐；汽油是一次效能源，在內燃機裏燒了就燒了，無論你充多少電或其它能源，都很難再還原出汽油來 。
如果不考慮充電問題，你拿一大塊鋰金屬擱車上放電，能量密度可以提升百倍（但還是不如汽油） 。
反過來，你如果非要弄一個「可還原出汽油」的內燃機，那能量密度可能比鋰電池還低。
下面，再具體回答一下，鋰電池為了維持這個「精細的結構」，付出了哪些代價 ：
一、元素選擇
所謂的儲存能量、釋放能量，本質上是發生了氧化還原反應 。
如果你還記得初中化學，就知道 氧化還原反應只與最外層電子有關系，裏面的電子都是拖後腿的 —— 所以原子量越小越好。
開啟元素周期表 [1] ，容易找到鉛(Pb)在第6排，有5層不幹活的電子；鎳(Ni)在第4排，有3層不幹活的電子。 這就從原子的角度決定了：鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池的能量密度潛力都是有限的！
而汽油呢，由C、H、O組成（純汽油不含O，但你能加到的汽油都有一些其他物質的)！不管咋說，這三個元素都在前兩排，還算不錯。O算是拖後腿的，但汽油中的氧元素含量並不多，H是最優秀的元素，C也可以忍 —— 汽油作為儲能物質，差不多就是天選之子了，比苦哈哈的電池好太多了 ！
苦哈哈的電池，想改變這一點，於是開始繼續搜尋：
那麽就只剩下鋰、鈹、硼，它們的電子轉移數/原子量分別為14%、22%、28% [2] 。再考慮到2個因素：
可能還有其它因素，但我不清楚。不管怎麽說，大家達成了一個共識： 在造物主的這個時空次元中，能量密度最高的充電電池，大概率是基於鋰元素做出來的！
鋰金屬與鋰化合物
乍一看，鋰元素還不錯，就3個質子，比C還好。但是，要做成鋰電池，不能讓鋰與空氣反應 啊！ 所以汽油只需要帶還原劑，氧化劑由空氣來提供；鋰電池則自備還原劑與氧化劑，這就吃了好大的虧，能量密度低了好幾倍 ！
對了，鋰電池為啥自燃後難以滅火，就與它自備氧化劑、幹柴烈火同處一室有關系的。
除此之外，人們發現鋰金屬也不太穩定，用鋰金屬當負極總是會出事故，沒法用 —— 這就造成了30年前的美國「寧德時代」企業的殞落。
現在負極采用石墨，正極是鋰的化合物，三元鋰、磷酸鐵鋰等，這些東西可以說是為了維持精細結構的沈重負擔。
你想想啊，本來只是為了利用鋰元素最外層的1個電子，結果現在給它加上錳、加上鈷、加上磷、加上鐵、加上鎳，再加點電解液和石墨，好費勁啊！
這些所有的挺重的元素，只是為那1個電子服務的！哪像汽油那個渣男呢？ 燒完就化成一縷清煙（和汙染物），逃得無影無蹤了 ！
正所謂，多情自古傷離別！所以，多情的、不始亂終棄的鋰電池，它的感情就必然比汽油那個渣男沈重啊！而且要重得很多！
再沈重，我們也應該選擇鋰電池，因為汽油裏有生命不能承受之輕，那也就是二氧化碳。
參考
- ^ Nitta N, Wu F, Lee J T, et al. Li-ion battery materials: present and future[J]. Materials today, 2015, 18(5): 252-264.
- ^ 究竟是什麽限制了電池的容量？ https://www.zhihu.com/question/23527698/answer/24852443
- ^https://baike.baidu.com/item/标准电极电势表/10733667?fr=aladdin
