Come tutti ben sanno l'avvento delle batterie ricaricabili, ossia sorgenti elettriche la cui potenzialità energetica pur essere ripristinata connettendosi direttamente e semplicemente alla rete di distribuzione elettrica casalinga, ha espanso in modo esponenziale l'utilizzo di tutti i dispositivi elettronici portatili (telefoni cellulari, PC portatili, video camere e macchine fotografiche digitali, equipaggiamenti medici d'emergenza, riproduttori di CD e così via).
Esistono batterie primarie e secondarie. Sono fonti energetiche primarie quelle che una volta utilizzate non possono essere più ricaricate, mentre sono definite sorgenti energetiche secondarie quelle che possono essere ricaricate. A queste ultime appartengono le batterie NiMH (nichel-idruri) e quelle al litio.

Batterie NiMH
Le batterie NiMH sono un'evoluzione di quelle nickel-cadmio (NiCd) e rispetto a queste ultime presentano il vantaggio di avere maggiore densità energetica (Wh/kg o Wh/dm³), circa il 30-40% in più, e di aver eliminato gli inconvenienti dovuti all'uso di metalli pesanti. Il processo elettrochimico di carica, al polo negativo costituito da una lega metallica generalmente di nichel e terre rare (per esempio il LaNi₅), è rappresentato dalla seguente reazione:

M + H₂O + e^- => MH + OH^-

e a quello positivo, costituito da idrossido di nichel, è:
Ni(OH)₂ + OH^- => NiOOH + H₂O + e^-

La reazione globale di cella durante il processo di carica, è pertanto:

M + Ni(OH)₂ => MH + NiOOH

In particolare, le leghe metalliche impiegate sono in grado di immagazzinare e successivamente rilasciare una quantità d'idrogeno un migliaio di volte superiore al proprio volume.
L'elettrolita impiegato è una soluzione diluita di idrossido di potassio (KOH) cui sono aggiunti, in minor quantità, altri composti chimici per migliorare le prestazioni della batteria.
Il separatore tra anodo e catodo, che impedisce il contatto elettrico tra gli elettrodi, ma ne permette un efficiente scambio ionico, è costituito da un sottile film a base di nylon.

Batterie al litio-ione
Le batterie al litio, messe in commercio agli inizi degli anni Novanta, hanno densità energetica, numero di cicli di carica-scarica e prestazioni in scarica molto maggiori rispetto a quelle possedute dalle sorgenti energetiche precedentemente descritte, ma sfortunatamente anche costi molto più elevati.
Il processo elettrochimico di carica al polo negativo, costituito da grafite, è rappresentato dalla seguente reazione:

C + yLi⁺ + ye^- => CLi_y

durante la quale il litio viene intercalato negli stati della grafite, mentre al polo positivo, costituito dall'ossido misto di litio e cobalto, avviene la seguente reazione elettrochimica:

LiCoO₂ => Li_1-yCoO₂ + yLi⁺ + e^-

La reazione globale di cella consiste pertanto nella migrazione di ioni litio tra i due elettrodi; non vi è presenza di litio metallico nel sistema. Il processo di scarica, ovviamente, avviene in senso opposto.
Queste batterie quando vengono costruite sono completamente scariche; è necessario quindi imporre dall'esterno un potenziale adeguato per trasferire litio da un comparto (LiCoO2) all'altro (grafite) prima di poter utilizzare la fonte energetica. Questi dispositivi possono facilmente perdere le loro caratteristiche quando sia il potenziale di scarica sia quello di carica non viene attentamente controllato.
Questo tipo di batterie possono utilizzare due differenti famiglie di elettroliti. La prima costituita da soluzioni non acquose di solventi a elevata costante dielettrica (carbonato di propilene, carbonato di etilene, dimetilsolfossido ecc.) nei quali vengono disciolti sali di litio (LiPF6, LiBF4, LiClO4 e LiAsF6) e successivamente aggiunti altri composti organici (tetraidrofurano, dietilcarbonato ecc.) per avere basse viscosità e incrementare la conducibilità ionica delle soluzioni. La seconda costituita da polimeri litio conduttori ottenuti immobilizzando soluzioni di sali di litio in opportune matrici polimeriche gelificate.

Effetto memoria
Se una batteria viene ripetutamente caricata prima che sia completamente scarica, essa dimentica di avere ulteriore capacità energetica in aggiunta a quella fino a quel momento erogata. In altre parole, se partendo da una batteria completamente carica si utilizza solo il 70% della sua capacità energetica e successivamente si passa alla ricarica, il dispositivo elettrochimico diventa inconsapevole del 30% di potenzialità energetica rimasta che diventa, quindi, inutilizzabile. Questo fenomeno si riscontra generalmente nelle batterie NiCd solamente in alcune applicazioni aerospaziali; si può escludere avvenga in qualunque altra applicazione terrestre, se non in circostanze estremamente inusuali. Non bisogna confondere questo l'effetto memoria con uno più comune e simile, chiamato abbassamento di potenziale di scarica, che può facilmente e usualmente verificarsi nelle batterie NiCd e in quelle NiMH.
Nelle prime l'abbassamento del potenziale di scarica è dovuto alla crescita delle dimensioni dei cristalli di cadmio. Il materiale che forma gli elettrodi è costituito da cristalli di piccole dimensioni; fin tanto che questi cristalli rimangono di dimensioni ridotte le celle elettrochimiche funzionano in modo appropriato. Quando si ha crescita delle dimensioni ha luogo la drastica riduzione dell'area superficiale dei materiali elettrodici con conseguente diminuzione di voltaggio e quindi delle prestazioni del dispositivo elettrochimico. Qualora i cristalli crescano eccessivamente è possibile che i loro spigoli possano penetrare attraverso il separatore e cortocircuitare i due elettrodi; in queste condizioni si può verificare un'autoscarica della batteria. L'effetto della crescita delle dimensione dei cristalli è più pronunciato se la batteria viene lasciata sotto carica per giorni, o viene ripetutamente scaricata in maniera incompleta. Per evitare quest'effetto bisogna ciclare (caricare e scaricare) completamente la batteria almeno una volta ogni due o tre settimane.
Stesso fenomeno di crescita (autocrescita) delle dimensioni dei cristalli ha luogo anche se la batteria non viene usata per lungo tempo. In questo caso per ripristinare le caratteristiche iniziali è necessario un lento e profondo processo di scarica in grado di rimuovere completamente l'energia rimasta nella cella elettrochimica.
Nelle batterie NiMH l'abbassamento di potenziale di scarica si origina a seguito di un processo di sovraccarica che modifica la struttura cristallina dell'idrossido di nichel dalla forma beta a quella gamma; quest'ultima ha un potenziale d'elettrodo di circa 50 mV inferiore alla forma beta. Anche in questo tipo di batterie il fenomeno può essere rimosso con un processo di completa carica e scarica del dispositivo elettrochimico.
La più recente tecnologia sembrerebbe avere virtualmente eliminato questo problema; alcuni produttori dichiarano oggi assenza di qualunque effetto "memoria" nelle batterie NiMH.
Nelle batterie al litio non si verifica l'inconveniente dell'abbassamento di potenziale di scarica in quanto durante il processo di carica e scarica (intercalazione e deintercalazione di ioni litio) non si ha modificazione né delle dimensioni dei grani né della struttura cristallina dei materiali elettrodici.