Performansa materyalên bataryayê rasterast tîrêjiya enerjiyê, jiyana dewrê, û ewlehiya amûrên hilanîna enerjiyê diyar dike. Prensîbên sêwirana wan lêkolîna navdîsîplîn a zanistiya materyal, elektrokîmya, û zanistiya hesabkeriyê yek dike. Bingeha sêwirana materyalê ya bataryayê ya nûjen di xweşbînkirina strukturên elektronîkî de, zêdekirina kînetîka veguheztina îonê, û başkirina aramiya navbeynê bi riya manîpulasyona asta atomî- de ye.
Ji perspektîfek elektronîkî, strukturên bendê yên materyalên elektrodê çalakiya wan a redox diyar dike. Mînakî, oksîdên metal ên veguhêz (wek LiCoO2) bi gihandin û windabûna d-elektronên orbîtalê ve îyonên lîtiumê dixin nav û derdixin. Sêwirana materyalên katodê yên voltaja bilind- manîpulekirina rewşa valence û hawîrdora hevrêziya metalên veguhêz hewce dike. Danasîna pêvekên guhêrbar (wekî nanotubeyên karbonê) dikare tora veguheztina elektronê ya sê-alî ava bike û berxwedana navrûyê kêm bike. Di derbarê veguheztina îonê de, madeyên elektrolîtê yên hişk-(wek sulfîd Li₆PS5Cl) parametreyên latîkê xweştir dikin da ku kanalên îyonê berfireh bikin û hejmara veguheztina îyona lîtiumê li jor 0,9 zêde bikin.
Sêwirana strukturên materyalê jî girîng e. Stratejiyên nanoscaling (wekî kêmkirina mezinahiya pariyên anodê yên silicon di binê 100nm de) dikarin di dema barkirin û dakêşanê de berfirehbûna qebareyê kêm bikin. Sêwiranên strukturên poroz (wek materyalên karbonê yên bi hîyerarşîk) şilbûna elektrolîtê bi zêdekirina qada rûbera taybetî zêde dike. Pêşketinên di zanistiya materyalên hesabker de pêvajoya sêwirana maqûl bileztir dike. Yekem-hesabên prensîbên ku li ser bingeha teoriya fonksiyonê ya tîrêjê (DFT) têne çêkirin, dikarin aramiya termodinamîk û astengên belavkirina îyonê yên materyalan pêşbînî bikin, dema ku modelên fêrbûna makîneyê dikarin bi lez pergalên materyalê yên potansiyel nîşan bidin.
Sêwirana maddî ya bataryayê ya pêşerojê dê pêşî li optimîzasyona hevkariyê ya pir-pîvanî bigire, modelên pêwendiyê di nav sê pîvanên birêkûpêkkirina atomê, avahiya krîstal û morfolojiya makroskopî de saz bike. Digel teknîkên taybetmendiya li cih de, ev teknîk dê pêşveçûna strukturel di dema barkirin û dakêşanê de di wextê rast de bişopînin, û di dawiyê de çêkirina rastîn a materyalên bataryayê bi performansa bilind-.