বেটাৰীৰ সামগ্ৰীৰ কাৰ্য্যক্ষমতাই প্ৰত্যক্ষভাৱে শক্তিৰ ঘনত্ব, চক্ৰ জীৱন, আৰু শক্তি সংৰক্ষণ যন্ত্ৰৰ সুৰক্ষা নিৰ্ধাৰণ কৰে। তেওঁলোকৰ ডিজাইন নীতিসমূহে সামগ্ৰী বিজ্ঞান, ইলেক্ট্ৰ'কেমিষ্ট্ৰী, আৰু গণনা বিজ্ঞানৰ আন্তঃশাখা গৱেষণাক একত্ৰিত কৰে। আধুনিক বেটাৰী সামগ্ৰীৰ ডিজাইনৰ মূল অংশ ইলেক্ট্ৰনিক গঠন অনুকূল কৰা, আয়ন পৰিবহণ গতিবিদ্যা বৃদ্ধি কৰা, আৰু পৰমাণু-স্তৰৰ মেনিপুলেচনৰ জৰিয়তে আন্তঃপৃষ্ঠ স্থিৰতা উন্নত কৰা আদি কামত নিহিত হৈ থাকে।
ইলেক্ট্ৰনিক দৃষ্টিকোণৰ পৰা ইলেক্ট্ৰ’ড পদাৰ্থৰ বেণ্ড গঠনে ইহঁতৰ ৰেডক্স কাৰ্য্যকলাপ নিৰ্ধাৰণ কৰে। উদাহৰণস্বৰূপে, ট্ৰেন্সজিচন মেটাল অক্সাইডসমূহে (যেনে Licoo2) D-কক্ষপথৰ ইলেক্ট্ৰনৰ লাভ আৰু ক্ষতিৰ জৰিয়তে লিথিয়াম আয়ন সন্নিৱিষ্টকৰণ আৰু নিষ্কাশন লাভ কৰে। উচ্চ-ভোল্টেজ কেথ'ড সামগ্ৰীৰ ডিজাইন কৰাৰ বাবে পৰিৱৰ্তন ধাতুৰ ভ্যালেন্স অৱস্থা আৰু সমন্বয় পৰিৱেশৰ লগত হেতালি খেলাৰ প্ৰয়োজন। পৰিবাহী সংযোজকৰ প্ৰৱৰ্তনে (যেনে কাৰ্বন নেন'টিউব) তিনিটা{{৫}}মাত্ৰিক ইলেক্ট্ৰন পৰিবহণ নেটৱৰ্ক নিৰ্মাণ কৰিব পাৰে আৰু আন্তঃপৃষ্ঠীয় প্ৰতিৰোধ ক্ষমতা হ্ৰাস কৰিব পাৰে। আয়ন পৰিবহণৰ ক্ষেত্ৰত, কঠিন-অৱস্থা ইলেক্ট্ৰলাইট সামগ্ৰীসমূহ (যেনে ছালফাইড LI₆PS₅Cl) আয়ন চ্যানেল সম্প্ৰসাৰণ কৰিবলৈ আৰু লিথিয়াম আয়ন স্থানান্তৰ সংখ্যা 0.9 লৈ বৃদ্ধি কৰিবলৈ জালিৰ প্ৰাচলসমূহ অনুকূল কৰি তোলে।
বস্তুগত গাঁথনিগত ডিজাইনও অতি গুৰুত্বপূৰ্ণ। নেন'স্কেলিং কৌশল (যেনে চিলিকন এনোড কণিকাৰ আকাৰ ১০০nm তললৈ হ্ৰাস কৰা) আধান আৰু নিৰ্গমনৰ সময়ত আয়তন প্ৰসাৰণ কম কৰিব পাৰে। ছিদ্ৰযুক্ত গাঁথনিগত ডিজাইনে (যেনে স্তৰভিত্তিকভাৱে ছিদ্ৰযুক্ত কাৰ্বন পদাৰ্থ) নিৰ্দিষ্ট পৃষ্ঠভাগৰ ক্ষেত্ৰফল বৃদ্ধি কৰি ইলেক্ট্ৰলাইট তিতা বৃদ্ধি কৰে। গণনামূলক সামগ্ৰী বিজ্ঞানৰ অগ্ৰগতিৰ ফলত যুক্তিসংগত ডিজাইনৰ প্ৰক্ৰিয়াটো ত্বৰান্বিত কৰা হৈছে। প্ৰথমে ঘনত্ব কাৰ্য্যকৰী তত্ত্ব (DFT)ৰ ওপৰত ভিত্তি কৰি কৰা নীতিগত গণনাই পদাৰ্থৰ তাপগতিবিদ্যাৰ স্থিৰতা আৰু আয়ন প্ৰসাৰণ বাধাৰ ভৱিষ্যদ্বাণী কৰিব পাৰে, আনহাতে মেচিন লাৰ্নিং মডেলে সম্ভাৱ্য পদাৰ্থ ব্যৱস্থাৰ দ্ৰুতভাৱে পৰীক্ষা কৰিব পাৰে।
ভৱিষ্যতৰ বেটাৰীৰ সামগ্ৰীৰ ডিজাইনে বহু-স্কেল সহযোগিতামূলক অনুকূলনক অগ্ৰাধিকাৰ দিব, পৰমাণুৰ ব্যৱস্থা, স্ফটিক গঠন, আৰু মেক্ৰ'স্কোপিক মৰ্ফ'লজীৰ তিনিটা মাত্ৰাত সম্পৰ্ক আৰ্হি স্থাপন কৰিব। ইন চিটু চৰিত্ৰায়ন কৌশলৰ সৈতে সংযুক্তভাৱে, এই কৌশলসমূহে আধান আৰু নিৰ্গমনৰ সময়ত গাঁথনিগত বিৱৰ্তন অনুসৰণ কৰিব, শেষত উচ্চ-পাৰফৰমেন্স বেটাৰী সামগ্ৰীৰ নিখুঁত সৃষ্টি সক্ষম কৰিব।