Batérie využívajú elektrochemické reakcie na uskladnenie elektrickej energie na neskoršie použitie. Sú vyrobené z dvoch elektród: zápornej svorky (katódy) a kladnej svorky (anódy) a z elektrolytu.

V porovnaní s kvapalnými fosílnymi palivami batérie uskladnia menšie množstvo energie na rovnakú hmotnosť alebo objem materiálu. Toto spolu s nákladmi, dostupnosťou surovín a relatívne pomalou rýchlosťou dobíjania predstavuje jednu z hlavných výziev, ktorým dnes čelí technológia batérií.

Lítium-iónové batérie sú v súčasnosti zlatým štandardom na uskladňovanie elektrickej energie. Používajú sa v rôznych zariadeniach vrátane mobilnej elektroniky a elektrických vozidiel. Budúce používanie batérií v týchto zariadeniach si bude vyžadovať vyššie skladovacie kapacity a vyššiu rýchlosť nabíjania, ako aj nižšie náklady.

Nanomateriály pomôžu pri návrhu lepších batérií tým, že poskytnú lepší materiál pre katódy a anódy. Veľká plocha povrchu nanomateriálov, ako je grafén, pomáha zvýšiť kontakt medzi katódami, anódami a elektrolytom, čo umožňuje rýchlejšie nabíjanie batérií.

Uhlíkové nanorúrky sa môžu použiť na vytvorenie silných, trvanlivých elektród s vysokou mechanickou integritou pri súčasnom zachovaní ich flexibility. Vedci používajú nanomateriály aj na zníženie opotrebenia v batériách s cieľom zaistiť, aby si zachovali kapacitu počas mnohých cyklov nabíjania.

Nanomateriály môžu tiež pomôcť batériovým technológiám iným ako lítium-iónové batérie, aby boli ekonomicky a technicky udržateľné. Technológie batérií sa spoliehajú na bohatstvo surovín, takže sodíkové iónové batérie by mohli byť vhodnou náhradou, keďže sodík je dostupnejší ako lítium.