石墨烯电池采用固态材料与石墨烯的混合体作为负极，其中石墨烯由一层排列成蜂窝状结构的碳原子薄层构成。

相较锂离子电池，石墨烯电池具有电阻率更低、充放电倍率更高的特性。这使得电子设备和电动汽车的充电速度更快，电池容量更大，使用寿命更长。据相关实验室数据显示，新型铝-石墨烯电池可在-40℃到120℃环境中工作。在-30℃的环境中，可以实现1000次充放电性能不减，而在100℃的环境中，可实现4.5万次稳定循环。

然而，石墨烯电池大的问题是成本高昂。传统导电炭黑、石墨按吨销售，而真正的石墨烯材料（非多层石墨）则是按克销售，原材料300万元/吨。这一现状导致目前石墨烯电池还无法批量生产。

锂硫电池采用硫作为电池的负极材料，相较碳作为锂离子电池负极，锂硫电池具有更高的理论能量密度，可达到2600 Wh/kg，这比锂离子电池的能量密度高出约一个数量级。此外，由于锂硫电池的制造过程与锂离子电池相似，还可以复用生产设备进行生产有效降低技术转换与产业升级的门槛。

然而，锂硫电池也面临一些挑战，如硫自身导电性能差、活性物质在充放电过程中的溶解和体积膨胀问题，同时锂硫电池的使用寿命不如锂离子电池长。更关键的是，一旦出现自燃事故，硫元素的燃烧将释放出更多有毒气体。

05.金属空气电池

这是一类基于金属与氧气反应原理，构建的电池体系。目前比较受关注的包括，铝空气电池、铁空气电池、锌空气电池等。

这类电池的特点在于理论能量密度大、对环境友好、安全等特点，例如，锌空气电池的理论能量密度为1360Wh/kg，一旦实现将彻底改变目前以锂元素为主的电池产业格局。

此前有报道称美国一家初创公司Form Energy希望利用铁空气电池提供长达100小时的稳定储能。

也有加拿大的一家实验室曾声称其研发的铝空气电池，仅依靠一块铝板和水，就可以实现2000千公里的续航。

可惜的是，目前这些金属电池项目往往是昙花一现，新闻报道之后往往就没有了下文。这更多地暗示了这种电池路线的超高技术难度，并且其功率密度较低与催化剂成本较高的目前也迟迟未能得到解决。