Usred brzog napretka energetskih tehnologija, znanstveni odabir materijala za baterije izravno utječe na performanse, sigurnost i isplativost baterije. Od potrošačke elektronike preko električnih vozila do velikih-sustava za pohranu energije, različiti scenariji primjene postavljaju različite zahtjeve za materijale baterija, zbog čega je odgovarajući odabir materijala baterija ključan.
Prvo, gustoća energije ključno je razmatranje. Litij-ionske baterije preferirani su izbor za prijenosne uređaje zbog svog visokog specifičnog kapaciteta (na primjer, teoretski kapacitet katoda od litij kobalt oksida je približno 140 mAh/g). Dok litij željezo fosfat (LFP), iako ima manju gustoću energije (otprilike 160 mAh/g), naširoko se koristi u novim energetskim vozilima zbog svoje toplinske stabilnosti i dugog vijeka trajanja. Drugo, sigurnost je ključna. Ternarni materijali (kao što je nikal-kobalt-mangan (NCM) imaju visoku energetsku gustoću, ali su skloni otpuštanju kisika pri visokim temperaturama, što predstavlja opasnost od toplinskog bijega. Nasuprot tome, anodni materijali litij-titanat nude vrhunsku sigurnost i prikladni su za primjene koje zahtijevaju stroge zahtjeve stabilnosti.
Održivost troškova i resursa također utječe na materijalne odluke. Resursi kobalta su rijetki i njihove cijene značajno variraju, tjerajući industriju prema dizajnu-bez kobalta (kao što su binarne katode od nikla-mangana) ili razvoju alternativnih tehnologija kao što su natrij-ionske baterije. Nadalje, mora se uzeti u obzir kompatibilnost s okolišem. Na niskim temperaturama smanjuje se ionska vodljivost elektrolita i materijala elektroda, što zahtijeva upotrebu aditiva (kao što je LiFSI) ili elektrolita u čvrstom-stanju za optimizaciju učinka.
U konačnici, odabir materijala za bateriju zahtijeva sveobuhvatnu ravnotežu parametara performansi, zahtjeva za primjenu i uvjeta opskrbnog lanca. S otkrićima u tehnologijama kao što su čvrste-baterije i litij-sumporne baterije, znanost o materijalima nastavit će predvoditi inovacije u industriji baterija.