Εν μέσω της ταχείας προόδου των ενεργειακών τεχνολογιών, η επιστημονική επιλογή υλικών μπαταρίας επηρεάζει άμεσα την απόδοση, την ασφάλεια και την{0}}οικονομική απόδοση της μπαταρίας. Από ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης έως ηλεκτρικά οχήματα έως-συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας, διαφορετικά σενάρια εφαρμογών επιβάλλουν ποικίλες απαιτήσεις σε υλικά μπαταρίας, καθιστώντας την κατάλληλη επιλογή υλικών μπαταρίας ζωτικής σημασίας.
Πρώτον, η ενεργειακή πυκνότητα είναι βασικός παράγοντας. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου- είναι η προτιμώμενη επιλογή για φορητές συσκευές λόγω της υψηλής ειδικής χωρητικότητάς τους (για παράδειγμα, η θεωρητική χωρητικότητα των καθόδων οξειδίου του κοβαλτίου λιθίου είναι περίπου 140 mAh/g). Ενώ ο φωσφορικός σίδηρος λιθίου (LFP), ενώ έχει χαμηλότερη ενεργειακή πυκνότητα (περίπου 160 mAh/g), χρησιμοποιείται ευρέως σε οχήματα νέας ενέργειας λόγω της θερμικής του σταθερότητας και της μεγάλης διάρκειας ζωής του. Δεύτερον, η ασφάλεια είναι ζωτικής σημασίας. Τα τριμερή υλικά (όπως το νικέλιο-κοβάλτιο-μαγγάνιο (NCM)) έχουν υψηλή ενεργειακή πυκνότητα αλλά είναι επιρρεπή στην απελευθέρωση οξυγόνου σε υψηλές θερμοκρασίες, θέτοντας τον κίνδυνο θερμικής διαφυγής. Αντίθετα, τα υλικά ανόδου τιτανικού λιθίου προσφέρουν ανώτερη ασφάλεια και είναι κατάλληλα για εφαρμογές που απαιτούν αυστηρές απαιτήσεις σταθερότητας.
Η βιωσιμότητα του κόστους και των πόρων επηρεάζει επίσης τις υλικές αποφάσεις. Οι πόροι κοβαλτίου είναι σπάνιοι και οι τιμές τους παρουσιάζουν σημαντικές διακυμάνσεις, οδηγώντας τη βιομηχανία προς σχέδια χωρίς κοβάλτιο (όπως νικέλιο-δυαδικές κάθοδοι μαγγανίου) ή αναπτύσσοντας εναλλακτικές τεχνολογίες όπως μπαταρίες ιόντων νατρίου-. Επιπλέον, πρέπει να ληφθεί υπόψη η περιβαλλοντική συμβατότητα. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, η ιοντική αγωγιμότητα των ηλεκτρολυτών και των υλικών ηλεκτροδίων μειώνεται, καθιστώντας αναγκαία τη χρήση προσθέτων (όπως το LiFSI) ή ηλεκτρολυτών στερεάς-κατάστασης για βελτιστοποίηση της απόδοσης.
Τελικά, η επιλογή των υλικών της μπαταρίας απαιτεί μια ολοκληρωμένη ισορροπία των παραμέτρων απόδοσης, των απαιτήσεων εφαρμογής και των συνθηκών της αλυσίδας εφοδιασμού. Με τις καινοτομίες σε τεχνολογίες όπως οι μπαταρίες-στερεής κατάστασης και οι μπαταρίες λιθίου-θείου, η επιστήμη των υλικών θα συνεχίσει να ηγείται της καινοτομίας στον κλάδο των μπαταριών.