با توجه به این، اهمیت اکثر مباحث مربوط به نانوفناوری این نوع باتری‌ها و باتری‌های نسل آینده مثل باتری‌های لیتیوم-سولفور، لیتیوم-هوا، سدیمی و ... مرتبط است. با این اوصاف باتری‌های نسل قدیمی‌تر که مطالب نانوفناوری کمتری دارند مثل باتری‌های نیکل متال هیدرید و سرب اسید به صورت جداگانه بحث نمی‌شوند فقط اگر مطالبی موجود باشد در مقالات متفرقه بیان خواهد شد. همچنین باتری‌های اولیه از جمله باتری لیتیومی بدلیل یک بار مصرف بودن، خیلی مورد پژوهش خصوصا در حوزه نانو نیستند. یک نکته قابل ذکر نیز این که در خیلی از نوشتجات علمی به باتری یون لیتیومی به اختصار لیتیومی هم گفته می‌شود.
دو نکته مهم وجود دارد که متاسفانه حتی، در خیلی از مقالات ISI هم دقت نشده است. یک اینکه در گرافیت یون لیتیوم ذخیره نمی‌شود بلکه اتم لیتیوم ذخیره می‌شود و در کاتد این یون لیتیوم نیست که احیا می‌شود بلکه یون لیتیوم به کاتد رفته و در آنجا نه یون لیتیوم بلکه یک عنصر دیگر، مثلا در کاتدهای متداول که از جنس LiCoO₂ است کبالت احیا می‌شود. چون اگر لیتیوم در کاتد احیا بشود ولتاژ باتری صفر می‌شود (طبق جمع ترمودینامیکی دو واکنش عکس هم، و اعمال قانون نرست).

2. ارتباط مشخصه‌ها با اتفاقات میکروسکوپی
هدف اصلی از تحقیقات در باتری یون لیتیومی و دیگر باتری‌ها بهبود ویژگی‌هایی از باتری مانند انرژی، توان، ظرفیت، ایمنی، پایداری، ارزانی، طول عمر سیکلی و مانند آن است. این ویژگی‌ها دقیقا به مکانیزم واکنش‌ها و انتقال‌های یونی و الکترونی باتری لیتیومی بستگی دارد. مثلا برای اینکه از ظرفیت باتری استفاده کنیم باید چرخه کامل باتری طی شود یا مقدار توان به سرعت نفوذ یون‌های لیتیوم مرتبط است. به بیان دیگر، آنچه از ویژگی‌های بیرونی باتری مشاهده می‌کنیم به رفتار یون لیتیوم و الکترون‌ها در الکترود و الکترولیت مربوط است؛ به طور مثال ظرفیت یک آند با تعداد اتم لیتیوم قابل ذخیره در زمان شارژ و آزاد شدن در حین دشارژ سنجیده می‌شود یا پلاریزاسیون غلظتی که یکی از عوامل افت ولتاژ در باتری است، از سرعت کند نفوذ یون در الکترودها نتیجه می‌شود.
گفتیم که برای ایجاد جریان باید چرخه به طور کامل طی شود. حالا اگر جریانی که از باتری می‌گیریم بالا باشد قبل از اینکه یون‌های لیتیوم فرصت کنند ساختار کاتد را از انتها پر کنند، بدلیل سرعت بالا در همان مراحل ابتدایی کاتد را پر می‌کنند و مانعی برای قرارگیری تمام یون‌های لیتیوم در کاتد می‌شوند که موجب می‌شود این یون‌های جدید نتوانند در ظرفیت شرکت کنند و این یکی از دلایل کاهش ظرفیت در مقابل افزایش جریان است که در مقالات قبل توضیح داده شد.
در باتری‌های لیتیومی نیاز است که الکترودها علاوه بر رسانایی الکتریکی، توانایی ذخیره و هدایت یون‌ها را هم داشته باشند. اما به طور مثال در باتری دنیل نیازی به هدایت یونی الکترودها نیست. این قضیه انتخاب‌های ما را برای الکترودها محدود می‌کند چون علاوه بر لحاظ کردن ولتاژ و ظرفیت بالا، باید رسانایی یونی خوبی هم موجود باشد. نانوساختارها بدلیل اینکه مسافت نفوذ را کاهش می‌دهند و همچنین نسبت سطح به حجم بالا، می‌توانند راه حلی برای بهبود رسانایی یونی باشند که در بخش‌های آتی به این موضوع پرداخته می‌شود.
توان یک باتری مستقیما به سرعت انتقال‌های یونی و الکترونی و سرعت واکنش اکسیداسیونی بستگی دارد. در باتری غالبا واکنش‌های شیمیایی با سرعت مناسبی رخ می‌دهد، بنابراین محدودکننده جریان نیست. در باتری‌های با الکترولیت مایع (غالب باتری‌ها الکترولیت مایع دارند) بدلیل ماهیت مایع، رسانایی یونی بالاست لذا آن هم محدودکننده جریان باتری نیست اما الکترودها به دلیل جامد بودن (فضای فشرده‌تر) انتقال یونی مناسبی ندارند؛ به علاوه الکترودها، هادی‌های الکترونی خوبی هم نیستند، بنابراین الکترودها محدودکننده جریان (یا توان) یک باتری هستند. در واقع یکی از علل کاهش انرژی در اثر افزایش توان، افت‌های مقاومتی ناشی از انتقال الکترون‌ها و یون‌هاست. لذا باید تا حد امکان این رسانایی یونی و الکترونی را افزایش داد تا توان مناسبی از باتری دریافت گردد. هرچه ابعاد ذرات ریزتر باشد، فاصله نفوذ یون‌ها و الکترون‌ها کمتر شده، از این‌رو رسانایی یونی و الکترونی بیشتر می‌شود. برای مثال در باتری لیتیومی وقتی کاتد مسیر مناسبی برای حرکت یون‌های لیتیوم فراهم نکند، سرعت حرکت یون‌های لیتیوم پایین خواهد بود و لذا جریان کم خواهد بود. با نانوساختار کردن چون مسافت نفوذ برای یون‌ها کمتر می‌شود می‌توان توان را بالا برد (یکی از حوزه‌های دیگر کاربرد فناوری نانو).

3. نانو و افت پتانسیل‌های سنیتیکی
به‌طور کلی برای هر باتری صرف نظر از نوع آن، همواره سه نوع افت پتانسیل وجود دارد. این افت پتانسیل‌ها دلایل سینتیکی دارند و اصطلاحا به آن‌ها اورپتانسیل گفته می‌شود. این سه نوع افت پتانسیل در شکل 6 نمایش داده شده است. همان‌طور که مشاهده می‌شود هر کدام از این افت‌ها در محدوده جریان خاصی اهمیت بیشتری دارند و غالب می‌شوند. این افت‌ها در باتری و پیل‌های سوختی تاثیر فراوانی بر کاهش عملکرد دارند. یکی از افت‌ها ناشی از انرژی فعالسازی لازم برای واکنش‌هاست که به آن پلاریزاسیون فعالسازی (Activation polarization) گویند. این نوع اورپتانسیل از معادله تافل تبعیت می‌کند که رابطه لگاریتمی بین جریان و افت پتانسیل وجود دارد. این نوع افت پتانسیل، در جریان‎‌های کم خود را نشان می‌دهد. به‌دلیل سرعت بالای واکنش یون لیتیوم، این نوع از افت پتانسیل نقش خیلی عمده‌ای در باتری یون لیتیومی ندارد ولی در باتری‌های دیگری مثل لیتیوم-هوا یکی از مشکلات همین افت پتانسیل است که استفاده از کاتالیست را برای کاهش انرژی فعالسازی اجتناب‌ناپذیر می‌کند. در حوزه این کاتالیست‌ها فناوری نانو می‌تواند وارد شود.