Innan við hraðar framfarir í orkutækni hefur vísindalegt val á rafhlöðuefnum bein áhrif á afköst rafhlöðunnar, öryggi og-kostnaðarhagkvæmni. Allt frá rafeindatækni til rafknúinna farartækja til stór-orkugeymslukerfa, mismunandi notkunarsviðsmyndir gera mismunandi kröfur til rafhlöðuefna, sem gerir viðeigandi val á rafhlöðuefnum afgerandi.
Í fyrsta lagi er orkuþéttleiki lykilatriði. Lithium-rafhlöður eru ákjósanlegur kostur fyrir færanleg tæki vegna mikillar sértækrar afkastagetu þeirra (til dæmis er fræðileg getu litíumkóbaltoxíð bakskauta um það bil 140 mAh/g). Þó að litíum járnfosfat (LFP), á meðan það hefur lægri orkuþéttleika (u.þ.b. 160 mAh/g), sé mikið notað í nýjum orkutækjum vegna hitastöðugleika og langrar endingartíma. Í öðru lagi skiptir öryggi sköpum. Þrír efni (eins og nikkel-kóbalt-mangan (NCM)) hafa mikla orkuþéttleika en eru viðkvæm fyrir súrefnislosun við háan hita, sem veldur hættu á hitauppstreymi. Aftur á móti bjóða litíumtítanat rafskautsefni yfirburða öryggi og henta vel fyrir forrit sem krefjast strangar stöðugleikakröfur.
Sjálfbærni kostnaðar og auðlinda hefur einnig áhrif á efnislegar ákvarðanir. Kóbaltauðlindir eru af skornum skammti og verð þeirra sveiflast verulega, sem knýr iðnaðinn í átt að kóbalt-lausri hönnun (eins og nikkel-mangan tvíhliða bakskaut) eða að þróa aðra tækni eins og natríum-jónarafhlöður. Ennfremur þarf að huga að umhverfissamhæfi. Við lágt hitastig minnkar jónaleiðni raflausna og rafskautaefna, sem gerir það að verkum að nota þarf aukefni (eins og LiFSI) eða raflausn í föstu formi til að hámarka frammistöðu.
Á endanum krefst val á rafhlöðuefnum víðtæks jafnvægis á afköstum, umsóknarkröfum og aðfangakeðjuskilyrðum. Með byltingum í tækni eins og fast-rafhlöðum og litíum-brennisteinsrafhlöðum munu efnisvísindi halda áfram að leiða nýsköpun í rafhlöðuiðnaðinum.