Baterija je uređaj koji pretvara kemijsku energiju u električnu kroz elektrokemijske reakcije unutar baterije. Uobičajene baterije za pohranu energije i baterije uključuju litij-ionske baterije, natrij-ionske baterije, litij-sumporne baterije, cink-ionske baterije i solarne ćelije. Litij-ionska baterija je sekundarna baterija koja pohranjuje i oslobađa električnu energiju pomicanjem litijevih iona između pozitivnih i negativnih elektroda. Pogodan je za mobilne uređaje (mobitele, tablete, itd.), električna vozila i sustave za pohranu energije. Prednosti uključuju: relativno visoku gustoću energije, što ga čini idealnim za područja kao što su mobilni uređaji i električna vozila; dug životni ciklus, sposoban izdržati višestruke cikluse punjenja i pražnjenja uz održavanje performansi; relativno lagan, pogodan za primjene koje zahtijevaju laganu primjenu kvantitativnog dizajna. Nedostaci litij-ionskih baterija uključuju: veću cijenu zbog upotrebe relativno skupih materijala kao što je kobalt; sigurnosni problemi koji mogu uzrokovati pregrijavanje, požar ili eksploziju u litij-ionskim baterijama u ekstremnim uvjetima; ograničena opskrba materijalima kao što je kobalt koji može ograničiti litijeve ione Velika primjena baterija.
Natrij-ionske baterije slične su litij-ionskim baterijama, ali koriste natrijeve ione kao materijale za pohranu energije. Prikladni su za korištenje u velikim sustavima za pohranu energije, posebno u situacijama gdje su volumen i težina manje važni. Prednosti uključuju: Natrij je zastupljeniji od litija, smanjujući troškove sirovina za proizvodnju baterija. Nedostaci uključuju: veći volumen iona natrij-ionskih baterija rezultira relativno većom veličinom baterije; u usporedbi s litij-ionskim baterijama, natrijeve baterije imaju manju gustoću energije. Litij-sumporne baterije su baterije koje koriste sumpor kao materijal pozitivne elektrode, a litij kao materijal negativne elektrode. Tijekom procesa pražnjenja, sumpor se oksidira u viševalentne ione, pohranjujući naboj. Prednosti uključuju: litij-sumporne baterije imaju relativno visoku gustoću energije i teoretski mogu postići više razine skladištenja energije; koriste jeftine elemente sumpora i litija. Nedostaci uključuju: kratak vijek trajanja baterije i ograničen broj ciklusa punjenja i pražnjenja; baterija se može pregrijati i uzrokovati opasnost od požara. Litij-sumporne baterije imaju veliki potencijal u području visoke gustoće energije, a smjerovi istraživanja uglavnom uključuju poboljšanje životnog ciklusa, poboljšanje sigurnosti i istraživanje novih materijala za pozitivne i negativne elektrode. Cink-ionske baterije koriste ione cinka za punjenje i pražnjenje. Tijekom procesa punjenja, cink se oksidira u cinkove ione, a tijekom procesa pražnjenja, cinkovi ioni se reduciraju u metalni cink. Prednosti uključuju: cink je široko dostupan materijal, tako da su troškovi proizvodnje relativno niski; cinkove baterije imaju visoku gustoću energije i prikladne su za jednokratne baterije i male elektroničke uređaje. Nedostaci uključuju: Cinkove baterije mogu imati ograničen životni vijek i stabilnost; relativno su teške u usporedbi s litij-ionskim baterijama. Kao jeftina baterijska tehnologija visoke gustoće energije, cink-ionske baterije imaju potencijalna tržišta u određenim scenarijima primjene. Buduća istraživanja uglavnom će se usredotočiti na poboljšanje životnog vijeka i smanjenje težine. Solarna ćelija je poluvodički uređaj koji pretvara energiju sunčevog zračenja u električnu energiju i pogodan je za elektrane i kućanske solarne sustave. Prednosti uključuju: Solarne ćelije generiraju čistu energiju bez emisija korištenjem sunčeve energije; Sunčeva energija je obnovljivi izvor i neće biti iscrpljen. Nedostaci uključuju: snaga koju generiraju solarne ćelije bit će smanjena noću ili po oblačnom vremenu; materijali i procesi za proizvodnju solarnih ćelija relativno su skupi. Tehnologija solarnih ćelija neprestano se poboljšava, a glavni pravci razvoja uključuju poboljšanje učinkovitosti pretvorbe, smanjenje troškova proizvodnje, proširenje dostupnih materijala itd., kako bi se što više koristilo u različitim scenarijima.
Može se vidjeti da baterije kao što su litij-ionske baterije, natrij-ionske baterije, litij-sumporne baterije, cink-ionske baterije i solarne ćelije imaju mnoge prednosti. Međutim, postoje i određeni nedostaci u praktičnoj primjeni. Kako bi riješili ove nedostatke, neki su istraživači koristili spojeve volframa kao što su nano-volframova kiselina, nano-volframov trioksid/žuti volframov oksid, nano-ljubičasti volframov oksid, niobijev volframov oksid, nano-volframov disulfid, nano-volframov diselenid, nano -nitrid Volfram itd. koriste se kao modifikatori za materijale pozitivnih i negativnih elektroda.