La performància dels materials de batariá determina dirèctament la densitat d'energia, la vida del cicle e la seguretat dels periferics d'emmagazinatge d'energia. Lors principis de concepcion integran la recèrca interdisciplinària de la sciéncia dels materials, l'electroquimia e la sciéncia computacionala. Lo còr del dessenh modèrne del material de batariá es a l'optimizacion de l'estructura electronica, a la melhoracion de la cinetica del transpòrt d'ions, e a la melhoracion de l'estabilitat de l'interfàcia a travèrs de la manipulacion a nivèl atomic-.
D'un punt de vista electronic, l'estructura de banda dels materials d'electròdes determina lor activitat redox. Per exemple, los oxids de metal de transicion (coma LiCoO2) atenhon l'insercion e l'extraccion d'ions de liti a travèrs lo ganh e la pèrda d'electrons orbitals d-. Lo dessenh de materials de catòde de nauta-tension demanda de manipular l'estat de valéncia e l'environament de coordinacion dels metals de transicion. L'introduccion d'additius conductors (coma los nanotubos de carbòni) pòt bastir un ret de transpòrt d'electrons tri-dimensionals e reduire la resisténcia interfaciala. Per çò qu'es del transpòrt d'ions, los materials electrolits d'estat solid- (coma lo sulfur Li₆PS₅Cl) optimizan los paramètres de treliça per espandir los canals d'ions e aumentar lo nombre de transferéncia d'ions de liti a mai de 0,9.
Lo dessenh estructural del material es tanben crucial. Las estrategias de nanoscalatge (coma la reduccion de la talha de las particulas de l'anòde de silici a en dejós de 100nm) pòdon mitigar l'expansion de volum pendent la carga e la descarga. Los dessenhs estructurals poroses (coma los materials de carbòni ierarquicament poroses) melhoran l'umidatge dels electrolits en aumentant una superfícia especifica. Los progrèsses dins la sciéncia dels materials computacionals acceleran lo procès de dessenh racional. Los calculs dels primièrs-principis basats sus la teoria foncionala de la densitat (DFT) pòdon predire l'estabilitat termodinamica e las barrèras de difusion d'ions dels materials, del temps que los modèls d'aprendissatge automatic pòdon rapidament filtrar de sistèmas de materials potencials.
Lo dessenh futur de material de batariá priorizarà l'optimizacion collaborativa multi-escala, en establissent de modèls de correlacion a travèrs las tres dimensions de l'organizacion atomica, de l'estructura cristallina e de la morfologia macroscopica. En combinason amb de tecnicas de caracterizacion in situ, aquelas tecnicas seguiràn l'evolucion estructurala pendent la carga e la descarga en temps real, permetent finalament la creacion precisa de materials de batariá de nauta performància.