Kinerja bahan baterei langsung nemtokake kapadhetan energi, umur siklus, lan safety piranti panyimpenan energi. Prinsip desaine nggabungake riset interdisipliner babagan ilmu material, elektrokimia, lan ilmu komputasi. Inti desain materi baterei modern dumunung ing ngoptimalake struktur elektronik, ningkatake kinetika transportasi ion, lan ningkatake stabilitas antarmuka liwat manipulasi tingkat-atom.
Saka perspektif elektronik, struktur pita bahan elektroda nemtokake aktivitas redoks. Contone, oksida logam transisi (kayata LiCoO₂) entuk penyisipan lan ekstraksi ion lithium liwat gain lan mundhut elektron orbital d-. Ngrancang-bahan katoda voltase dhuwur mbutuhake manipulasi status valensi lan lingkungan koordinasi logam transisi. Pangenalan aditif konduktif (kayata karbon nanotube) bisa mbangun jaringan transpor elektron -telu dimensi lan nyuda resistensi antarmuka. Babagan transportasi ion, bahan elektrolit kahanan padhet (kayata Li₆PS₅Cl sulfida) ngoptimalake paramèter kisi kanggo nggedhekake saluran ion lan nambah nomer transfer ion lithium nganti ndhuwur 0.9.
Desain struktur material uga penting. Strategi nanoscaling (kayata nyuda ukuran partikel anoda silikon nganti ngisor 100nm) bisa nyuda ekspansi volume sajrone ngisi lan ngeculake. Desain struktur keropos (kayata bahan karbon keropos hierarkis) ningkatake wetting elektrolit kanthi nambah area permukaan tartamtu. Kemajuan ing ilmu materi komputasi nyepetake proses desain rasional. Pitungan prinsip-kapisan adhedhasar teori fungsional kepadatan (DFT) bisa prédhiksi stabilitas termodinamika lan alangan difusi ion saka bahan, dene model machine learning bisa kanthi cepet nyaring sistem materi potensial.
Desain materi baterei ing mangsa ngarep bakal menehi prioritas optimasi kolaborasi multi{0}}skala, nggawe model korélasi ing telung dimensi susunan atom, struktur kristal, lan morfologi makroskopik. Digabungake karo teknik karakterisasi in situ, teknik iki bakal nglacak evolusi struktural sajrone ngisi daya lan ngeculake kanthi wektu nyata, sing pungkasane bisa nggawe bahan baterei sing berkinerja dhuwur- kanthi tepat.