Baterie využívají elektrochemické reakce k ukládání elektrické energie pro pozdější použití. Jsou tvořeny dvěma elektrodami: záporným pólem (katodou), kladným pólem (anodou) a elektrolytem.

V porovnání s kapalnými fosilními palivy akumulátory uchovávají menší množství energie při stejné hmotnosti nebo objemu materiálu. To spolu s cenou, dostupností surovin a relativně pomalou rychlostí dobíjení představuje některé z hlavních problémů, kterým dnes bateriové technologie čelí.

V současné době jsou zlatým standardem pro skladování elektrické energie lithium-iontové baterie. Používají se v různých zařízeních, včetně mobilní elektroniky a elektromobilů. Budoucí použití baterií v těchto zařízeních bude vyžadovat vyšší kapacitu a rychlejší nabíjení, stejně jako nižší náklady.

Nanomateriály mohou pomáhat při konstrukci lepších baterií tím, že poskytují lepší materiály pro katody i anody. Velký povrch nanomateriálů, jako je grafen, pomáhá zvýšit kontakt mezi katodami, anodami a elektrolytem, což umožňuje rychlejší nabíjení baterií.

Uhlíkové nanotrubice lze použít k vytvoření pevných a odolných elektrod s vysokou mechanickou integritou při zachování jejich pružnosti. Vědci také používají nanomateriály ke snížení opotřebení baterií, aby si svou kapacitu zachovaly po mnoho nabíjecích cyklů.

Nanomateriály mohou také přispět k tomu, že budou ekonomicky a technicky životaschopné i jiné baterie než lithium-iontové. Bateriové technologie jsou závislé na dostatku surovin, takže sodíko-iontové baterie by mohly být vhodnou náhradou, protože sodík je dostupnější než lithium.