리튬 금속 음극은 매우 높은 중량당/부피당 용량을 갖고 있으나 충방전 과정 중 생성되는 덴드라이트 로 인해 전지가 폭발 또는 발화할 수 있는 위험성이 있으며 dead lithium이 생성되어 전지의 수명이 급격히 줄어드는 문제점이 있음. 이를 해결하기 위해 리튬  금속 음극의 표면에 보호층을 형성하거나 3D 입체구조의 전극을 개발하고 있으며 이를 억제할 수 있는 전해질의 첨가제나 새로운 조성의 전해질을 개발하고 있음.

리튬이온전지의 양극재는 니켈의 조성을 높여 고용량화하려는 연구개발이 주로 이루어지고 있음. 그러나 니켈의 조성을 높이게 되면 표면의 잔류리튬화합물의 농도가 높아져서 전극의 제조가 어려워지고 전지가 부풀어 오르는 등의 문제점을 야기하고 리튬과 니켈의 자리바꿈 등에 의해 용량, 수명, 율특성 등이 낮아지는 등의 단점이 있음. 따라서 적절한 양극재 표면코팅과 조성제어 등의 기술과 입자의 강도를 높이기 위한 단결정화 기술 등을 개발하고 있음.

현재 주로 사용되고 있는 리튬이온 탈/삽입 기반 흑연계 음극소재는 용량이 낮아 고용량 리튬이차전지의 개발에 걸림돌이 되고 있음. 이러한 문제점을 해결하기 위해 합금 기반 실리콘 계열의 고용량 음극소재 개발이 널리 진행되고 있으나 충방전 과정에서 발생하는 부피 변화로 인해 상용화가 늦어지고 있음. 상기 부피변화에 따른 영향을 최소화하기 위해 다공성/2차원 구조의 실리콘을 비롯한 실리콘 나노구조체에 대한 개발을 진행하고 있음.

리튬이온전지에 비해 저렴하고 다양한 소재를 활용할 수 있다는 장점이 있어 리튬이온전지의 대안 중 하나로 연구가 진행되고 있음. 하지만 에너지 밀도가 낮고, 충방전 과정에 발생하는 비가역적인 상변이로 인해 용량, 수명 특성 등이 낮아지는 단점이 있음. 이러한 문제점을 해결하기 위해 조성제어, 표면코팅과 같은 기술을 개발을 진행하고 있음.

Li-S battery는 기존 리튬이온전지에 비해 매우 높은 용량을 갖고 있어서 차세대 이차전지로 주목받고 있으나 충방전과정에서 생성되는 리튬폴리설파이드가 전해질로 용출되어 음극으로 이동하면서 급격이 수명이 줄거나 전극 면적당 황의 loading량이 적어 실제 전지 용량이 낮아지는 단점이 있음. 이를 해결하기 위해 리튬폴리설파이드를 capture할 수 있는 첨가제의 개발 및 high loading이 가능한 전극의 설계 및 제조기술의 개발을 수행하고 있음.