據《科學美國人》雜志介紹，全球科研工作者正在努力探索不同的技術路線，如鋰硫電池、鎂電池、空氣電池、液流電池等。

2013年，美國化學工程師埃爾頓·凱恩斯基于鋰硫技術研制出一種僅硬幣大小的新型化學電池，在美國勞倫斯伯克利國家實驗室經歷1500次充放電循環后，電池容量只損失一半。據介紹，由于金屬鋰負極的使用，理論上鋰硫電池能量密度是鋰離子電池的5倍多。制造電池的PolyPlus公司在實踐中發現，新增硫和減少電解液會使電池更容易壞掉。不過英國Oxis能源公司看好鋰硫電池的前景，正在努力開發高能量密度且可應用于電動汽車的鋰硫電池。

一些研究者認為，相比鋰，下一代電池應該使用更重的元素，比如鎂。相比于一價的鋰離子，二價的鎂離子能攜帶兩個電荷，這意味著可以釋放的電能提高了一倍。不過，攜帶兩個電荷的鎂離子移動速度緩慢，難以通過電解液和電極，就像是在黏稠的糖漿中穿行。

美國勞倫斯伯克利國家實驗室材料科學家克里斯廷·佩爾松和麻省理工學院材料科學家赫布蘭德·塞德成立Pellion技術公司研發高容量鎂電池。其2013年底公開的一大批專利表明，他們正在研發更開放的電極結構，促進鎂離子快速傳輸。各大電子產品公司包括豐田、LG、三星和日立等，都在研發類似的鎂電池。