ประสิทธิภาพ ความปลอดภัย และอายุการใช้งานของแหล่งจ่ายพลังงานกักเก็บพลังงานส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการคัดเลือกทางวิทยาศาสตร์และการผสมผสานระบบวัสดุที่เหมาะสมที่สุด ในฐานะระบบคอมโพสิตที่รวมเคมีไฟฟ้า การจัดการความร้อน และการป้องกันโครงสร้าง การเลือกใช้วัสดุไม่เพียงแต่จะต้องตอบสนองความต้องการหลักของการจัดเก็บพลังงานและการส่งออกพลังงานเท่านั้น แต่ยังต้องคำนึงถึงการปรับตัวด้านสิ่งแวดล้อม การป้องกันความปลอดภัย และต้นทุนการผลิตด้วย ดังนั้น การประเมินที่ครอบคลุมหลาย-มิติจึงมีความจำเป็นในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ
วัสดุเซลล์เป็นแกนพลังงานของแหล่งจ่ายพลังงานกักเก็บพลังงาน ระบบทั่วไป ได้แก่ ลิเธียมแบบไตรภาค ลิเธียมแมงกานีสออกไซด์ ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต และลิเธียมโพลีเมอร์ วัสดุลิเธียมแบบไตรภาคมีความหนาแน่นของพลังงานสูงและเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ไวต่อขนาดและน้ำหนัก แต่ค่อนข้างจำกัดในแง่ของความปลอดภัยที่อุณหภูมิสูง-และอายุการใช้งานของวงจร แม้ว่าลิเธียมเหล็กฟอสเฟตจะมีความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่าเล็กน้อย แต่ก็มีความเสถียรทางความร้อนที่ดีเยี่ยมและคุณลักษณะรอบเวลาที่ยาวนาน โดยมีประสิทธิภาพโดดเด่นในการใช้งานที่มีรอบการคายประจุ-บ่อยครั้งและข้อกำหนดด้านความปลอดภัยสูง เซลล์ลิเธียมโพลีเมอร์มีข้อได้เปรียบที่เป็นเอกลักษณ์ในด้านความยืดหยุ่นของรูปร่างและการออกแบบที่มีน้ำหนักเบา ช่วยให้จัดวางภายในที่มีขนาดกะทัดรัด การเลือกวัสดุเซลล์จำเป็นต้องมีการพิจารณาอย่างครอบคลุมเกี่ยวกับข้อกำหนดด้านกำลังการผลิต ประสิทธิภาพด้านอัตรา สภาพแวดล้อมการทำงาน และข้อจำกัดด้านต้นทุน เพื่อให้ตรงกับตัวบ่งชี้ลำดับความสำคัญของสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน
วัสดุที่ใช้สำหรับโครงด้านนอกและส่วนประกอบโครงสร้างส่งผลโดยตรงต่อความสามารถในการป้องกันทางกลและการจัดการความร้อนของอุปกรณ์ พลาสติกวิศวกรรม (เช่น PC/ABS และไนลอน-ทนไฟ) ให้ฉนวนที่ดีเยี่ยม ความยืดหยุ่นในการขึ้นรูป และทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมี ในขณะที่มีน้ำหนักเบา ทำให้เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์แบบพกพา โลหะ เช่น โลหะผสมอะลูมิเนียมและแมกนีเซียมมีข้อได้เปรียบที่สำคัญในด้านความแข็งแรง ประสิทธิภาพการกระจายความร้อน และการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า และมักใช้ในอุปกรณ์ที่มีความหนาแน่น-กำลังสูง-ที่อยู่กับที่ ซึ่งจะกระจายความร้อนภายในอย่างรวดเร็วและต้านทานผลกระทบจากภายนอก โซลูชันระดับสูง-บางโซลูชันใช้โครงสร้างวัสดุคอมโพสิต การฝังกรอบโลหะไว้ในพื้นที่รับน้ำหนัก-ที่สำคัญ และใช้พลาสติกน้ำหนักเบาในพื้นที่-รับน้ำหนัก-เพื่อให้เกิดความสมดุลระหว่างความแข็งแกร่งและการพกพา
การเลือกใช้วัสดุสำหรับส่วนประกอบที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและการเชื่อมต่อมีความสำคัญต่อความเสถียรและความทนทานของการส่งกระแสสูง- ทองแดงที่มีความบริสุทธิ์สูง-ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีค่าการนำไฟฟ้าสูงและมีความเหนียวที่ดีเยี่ยม และพื้นผิวของทองแดงมักจะ-ชุบหรือชุบทอง-เพื่อเพิ่มความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อน ลดความต้านทานต่อการสัมผัส และยืดอายุการใช้งาน ตัวนำภายในมักใช้-สายซิลิโคนทนอุณหภูมิสูงหรือลวดหุ้ม-ที่หุ้มด้วยสารหน่วงไฟ ซึ่งให้ความยืดหยุ่นที่สมดุลและความปลอดภัยทางไฟฟ้า เพื่อให้มั่นใจในการนำที่เชื่อถือได้แม้ในสภาวะที่รุนแรง
การเลือกใช้วัสดุฉนวนและสื่อการจัดการความร้อนก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน พลาสติกวิศวกรรมหรือซับสเตรตเซรามิกที่ทนต่ออุณหภูมิสูง- การสูญเสียไดอิเล็กทริกต่ำ-ต่ำ-สามารถแยกส่วนประกอบแรงดันไฟฟ้าสูง-ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ป้องกันการคืบคลานและการพังทลาย วัสดุเปลี่ยนเฟสและซิลิโคนนำความร้อนถูกนำมาใช้เพื่อปรับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเซลล์ให้เท่ากัน ปรับปรุงเสถียรภาพทางความร้อนโดยรวม และชะลอการเสื่อมประสิทธิภาพที่เกิดจากความร้อนสูงเกินไปเฉพาะจุด
เมื่อมองไปสู่อนาคต การคุ้มครองสิ่งแวดล้อมและการรีไซเคิลกำลังกลายเป็นข้อพิจารณาใหม่ในการเลือกใช้วัสดุ การใช้พลาสติกชีวภาพ- สารหน่วงไฟที่ปราศจากฮาโลเจน- และโลหะที่รีไซเคิลได้นั้นค่อยๆ เพิ่มขึ้น ซึ่งสอดคล้องกับแนวโน้มการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมตลอดวงจรชีวิตทั้งหมด
โดยรวมแล้ว การเลือกวัสดุสำหรับแหล่งจ่ายพลังงานกักเก็บพลังงานเป็นโครงการวิศวกรรมระบบสหวิทยาการ{0}}หลายวัตถุประสงค์ที่ต้องการความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้า ความแข็งแรงของโครงสร้าง การจัดการความร้อน การปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัย และความยั่งยืน เพื่อให้เป็นรากฐานของวัสดุที่มั่นคงสำหรับการทำงานที่ปลอดภัย มีประสิทธิภาพ และ-ในระยะยาวของอุปกรณ์