பேட்டரி பொருட்களின் செயல்திறன் ஆற்றல் அடர்த்தி, சுழற்சி ஆயுள் மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்பு சாதனங்களின் பாதுகாப்பு ஆகியவற்றை நேரடியாக தீர்மானிக்கிறது. அவற்றின் வடிவமைப்பு கோட்பாடுகள் பொருள் அறிவியல், மின் வேதியியல் மற்றும் கணக்கீட்டு அறிவியல் ஆகியவற்றின் இடைநிலை ஆராய்ச்சியை ஒருங்கிணைக்கிறது. நவீன பேட்டரி மெட்டீரியல் வடிவமைப்பின் மையமானது மின்னணு கட்டமைப்பை மேம்படுத்துதல், அயன் போக்குவரத்து இயக்கவியலை மேம்படுத்துதல் மற்றும் அணு-நிலை கையாளுதல் மூலம் இடைமுக நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துதல் ஆகியவற்றில் உள்ளது.
எலக்ட்ரானிக் கண்ணோட்டத்தில், எலக்ட்ரோடு பொருட்களின் இசைக்குழு அமைப்பு அவற்றின் ரெடாக்ஸ் செயல்பாட்டை தீர்மானிக்கிறது. எடுத்துக்காட்டாக, டிரான்சிஷன் மெட்டல் ஆக்சைடுகள் (LiCoO₂ போன்றவை) d-ஆர்பிட்டல் எலக்ட்ரான்களின் ஆதாயம் மற்றும் இழப்பின் மூலம் லித்தியம் அயன் செருகல் மற்றும் பிரித்தெடுத்தலை அடைகின்றன. உயர்-வோல்டேஜ் கேத்தோடு பொருட்களை வடிவமைக்க, மாறுதல் உலோகங்களின் வேலன்ஸ் நிலை மற்றும் ஒருங்கிணைப்பு சூழலைக் கையாள வேண்டும். கடத்தும் சேர்க்கைகளின் அறிமுகம் (கார்பன் நானோகுழாய்கள் போன்றவை) முப்பரிமாண எலக்ட்ரான் போக்குவரத்து வலையமைப்பை உருவாக்கலாம் மற்றும் இடைமுக எதிர்ப்பைக் குறைக்கலாம். அயனிப் போக்குவரத்தைப் பொறுத்தவரை, திடமான-நிலை எலக்ட்ரோலைட் பொருட்கள் (சல்பைட் Li₆PS₅Cl போன்றவை) அயன் சேனல்களை விரிவுபடுத்துவதற்கும், லித்தியம் அயன் பரிமாற்ற எண்ணை 0.9க்கு மேல் அதிகரிப்பதற்கும் லட்டு அளவுருக்களை மேம்படுத்துகிறது.
பொருள் கட்டமைப்பு வடிவமைப்பும் முக்கியமானது. நானோஸ்கேலிங் உத்திகள் (சிலிக்கான் அனோட் துகள் அளவை 100nm க்கு கீழே குறைப்பது போன்றவை) சார்ஜ் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் செய்யும் போது தொகுதி விரிவாக்கத்தை குறைக்கலாம். நுண்துளை கட்டமைப்பு வடிவமைப்புகள் (படிநிலை நுண்ணிய கார்பன் பொருட்கள் போன்றவை) குறிப்பிட்ட மேற்பரப்பை அதிகரிப்பதன் மூலம் எலக்ட்ரோலைட் ஈரமாக்குதலை மேம்படுத்துகிறது. கணக்கீட்டு பொருட்கள் அறிவியலின் முன்னேற்றங்கள் பகுத்தறிவு வடிவமைப்பின் செயல்முறையை துரிதப்படுத்துகின்றன. முதல்-அடர்த்தி செயல்பாட்டுக் கோட்பாட்டின் (DFT) அடிப்படையிலான கொள்கைகளின் கணக்கீடுகள், பொருட்களின் வெப்ப இயக்கவியல் நிலைத்தன்மை மற்றும் அயனி பரவல் தடைகளைக் கணிக்க முடியும், அதே நேரத்தில் இயந்திர கற்றல் மாதிரிகள் சாத்தியமான பொருள் அமைப்புகளை விரைவாகத் திரையிடும்.
எதிர்கால பேட்டரி மெட்டீரியல் வடிவமைப்பு பல-அளவிலான கூட்டுத் தேர்வுமுறைக்கு முன்னுரிமை அளிக்கும், அணு ஏற்பாடு, படிக அமைப்பு மற்றும் மேக்ரோஸ்கோபிக் உருவவியல் ஆகிய மூன்று பரிமாணங்களில் தொடர்பு மாதிரிகளை நிறுவுகிறது. சிட்டு கேரக்டரைசேஷன் நுட்பங்களுடன் இணைந்து, இந்த நுட்பங்கள் நிகழ்நேரத்தில் சார்ஜ் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் போது கட்டமைப்பு பரிணாமத்தை கண்காணிக்கும், இறுதியில் அதிக செயல்திறன் கொண்ட பேட்டரி பொருட்களை துல்லியமாக உருவாக்க உதவுகிறது.