Una batteria è un dispositivo che converte l'energia chimica in energia elettrica attraverso reazioni elettrochimiche all'interno della batteria. Le comuni batterie per l'accumulo di energia e le batterie di alimentazione includono batterie agli ioni di litio, batterie agli ioni di sodio, batterie al litio-zolfo, batterie agli ioni di zinco e celle solari. La batteria agli ioni di litio è una batteria secondaria che immagazzina e rilascia energia elettrica spostando gli ioni di litio tra gli elettrodi positivi e negativi. È adatto per dispositivi mobili (telefoni cellulari, tablet, ecc.), veicoli elettrici e sistemi di accumulo di energia. I vantaggi includono: densità di energia relativamente elevata, che lo rende ideale per aree quali dispositivi mobili e veicoli elettrici; lunga durata, in grado di sopportare più cicli di carica e scarica mantenendo le prestazioni; relativamente leggero, adatto per applicazioni che richiedono un'applicazione leggera di progettazione quantitativa. Gli svantaggi delle batterie agli ioni di litio includono: costi più elevati dovuti all'uso di materiali relativamente costosi come il cobalto; problemi di sicurezza che potrebbero causare surriscaldamento, incendio o esplosione nelle batterie agli ioni di litio in condizioni estreme; fornitura limitata di materiali come il cobalto che possono limitare gli ioni di litio Applicazione su larga scala di batterie.
Le batterie agli ioni di sodio sono simili alle batterie agli ioni di litio, ma utilizzano ioni di sodio come materiali di accumulo dell'energia. Sono adatti per l'uso in sistemi di accumulo di energia su larga scala, soprattutto in situazioni in cui volume e peso sono meno importanti. I vantaggi includono: Il sodio è più abbondante del litio, riducendo i costi delle materie prime per la produzione delle batterie. Gli svantaggi includono: il volume di ioni maggiore delle batterie agli ioni di sodio si traduce in dimensioni della batteria relativamente maggiori; rispetto alle batterie agli ioni di litio, le batterie al sodio hanno una densità energetica inferiore. Le batterie al litio-zolfo sono batterie che utilizzano lo zolfo come materiale dell'elettrodo positivo e il litio come materiale dell'elettrodo negativo. Durante il processo di scarica, lo zolfo viene ossidato in ioni multivalenti, immagazzinando carica. I vantaggi includono: le batterie al litio-zolfo hanno una densità di energia relativamente elevata e possono teoricamente raggiungere livelli di accumulo di energia più elevati; usano elementi economici di zolfo e litio. Gli svantaggi includono: breve durata del ciclo della batteria e numero limitato di cicli di carica e scarica; la batteria potrebbe surriscaldarsi e causare rischio di incendio. Le batterie al litio-zolfo hanno un grande potenziale nel campo dell’alta densità di energia e le direzioni della ricerca includono principalmente il miglioramento della durata del ciclo, il miglioramento della sicurezza e l’esplorazione di nuovi materiali per elettrodi positivi e negativi. Le batterie agli ioni di zinco utilizzano ioni di zinco per caricarsi e scaricarsi. Durante il processo di carica, lo zinco viene ossidato in ioni di zinco e durante il processo di scarica gli ioni di zinco vengono ridotti in zinco metallico. I vantaggi includono: lo zinco è un materiale ampiamente disponibile, quindi i costi di produzione sono relativamente bassi; le batterie allo zinco hanno un'elevata densità di energia e sono adatte per batterie usa e getta e piccoli dispositivi elettronici. Gli svantaggi includono: le batterie allo zinco possono avere durata e stabilità limitate; sono relativamente pesanti rispetto alle batterie agli ioni di litio. Essendo una tecnologia di batterie a basso costo e ad alta densità di energia, le batterie agli ioni di zinco hanno mercati potenziali in scenari applicativi specifici. La ricerca futura si concentrerà principalmente sul miglioramento della durata della vita e sulla riduzione del peso. Una cella solare è un dispositivo a semiconduttore che converte l'energia della radiazione solare in energia elettrica ed è adatto per centrali elettriche e sistemi solari domestici. I vantaggi includono: le celle solari generano energia pulita a emissioni zero utilizzando l'energia solare; l’energia solare è una risorsa rinnovabile e non si esaurirà. Gli svantaggi includono: la potenza generata dalle celle solari sarà ridotta di notte o con tempo nuvoloso; i materiali e i processi per la produzione di celle solari sono relativamente costosi. La tecnologia delle celle solari è in costante miglioramento e le principali direzioni di sviluppo includono il miglioramento dell'efficienza di conversione, la riduzione dei costi di produzione, l'espansione dei materiali disponibili, ecc., in modo da essere più ampiamente utilizzati in diversi scenari.
Si può vedere che batterie come batterie agli ioni di litio, batterie agli ioni di sodio, batterie al litio-zolfo, batterie agli ioni di zinco e celle solari presentano molti vantaggi. Tuttavia, ci sono anche alcune carenze nelle applicazioni pratiche. Per risolvere queste carenze, alcuni ricercatori hanno utilizzato composti di tungsteno come nano-acido di tungsteno, nano-triossido di tungsteno/ossido di tungsteno giallo, nano-ossido di tungsteno viola, nano-ossido di tungsteno, nano-disolfuro di tungsteno, nano-diseleniuro di tungsteno, nano -nitruro di tungsteno, ecc. Sono usati come modificatori per materiali di elettrodi positivi e negativi.