Afköst, öryggi og líftími orkubirgðaaflgjafa fer að miklu leyti eftir vísindalegu vali og hagkvæmri samsetningu efniskerfa. Sem samsett kerfi sem samþættir rafefnafræði, hitastjórnun og burðarvirki, verður efnisval ekki aðeins að uppfylla grunnkröfur um orkugeymslu og afköst heldur einnig að huga að umhverfisaðlögunarhæfni, öryggisvernd og framleiðslukostnaði. Þess vegna er margvíða yfirgripsmikið mat nauðsynlegt á hönnunarstigi.
Frumuefni eru orkukjarni orkubirgðaaflgjafa. Algeng kerfi eru þrískipt litíum, litíum mangan oxíð, litíum járn fosfat og litíum fjölliða. Þrír litíumefni hafa mikla orkuþéttleika og henta fyrir aðstæður sem eru viðkvæmar fyrir stærð og þyngd, en eru tiltölulega takmörkuð hvað varðar háan-hitaöryggi og líftíma. Þrátt fyrir að litíumjárnfosfat hafi örlítið lægri orkuþéttleika, hefur það framúrskarandi hitastöðugleika og langan hringrásareiginleika, sem skilar framúrskarandi árangri í forritum með tíðri hleðslu-hleðslulotu og miklar öryggiskröfur. Lithium fjölliða frumur hafa einstaka kosti hvað varðar sveigjanleika í lögun og léttri hönnun, sem auðveldar fyrirferðarlítið innra skipulag. Val á frumuefnum krefst yfirgripsmikillar skoðunar á afkastagetu, afköstum, rekstrarumhverfi og kostnaðarþvingunum til að passa við forgangsvísa mismunandi notkunarsviðsmynda.
Efnin sem notuð eru fyrir ytri hlífina og byggingarhluta hafa bein áhrif á vélrænni vernd og hitastjórnunargetu búnaðarins. Verkfræðiplastefni (eins og PC/ABS og logavarnarefni-nælon) bjóða upp á framúrskarandi einangrun, mótunarsveigjanleika og efnatæringarþol, á sama tíma og það er létt, sem gerir það hentugur fyrir flytjanlegar vörur. Málmar eins og ál og magnesíum málmblöndur bjóða upp á umtalsverða kosti í styrkleika, skilvirkni hitaleiðni og rafsegulvörn og eru almennt notaðir í kyrrstæðum eða há-afl-þéttleikabúnaði, sem dreifir innri hita hratt og þolir utanaðkomandi áhrif. Sumar hágæða lausnir nota samsettar efnisbyggingar, festa málmgrind í mikilvægum álags-berandi svæðum og nota léttan plast á ó-burðarlausum-svæðum til að ná jafnvægi milli stífleika og flytjanleika.
Val á efnum fyrir leiðandi og tengihluta skiptir sköpum fyrir stöðugleika og endingu mikillar-straumflutnings. Hár-kopar er mikið notaður vegna mikillar leiðni og framúrskarandi sveigjanleika og yfirborð hans er oft nikkel-húðað eða gull-húðað til að auka oxunar- og tæringarþol, draga úr snertiþol og lengja endingartíma. Innri leiðarar nota oft há-hitaþolinn sílikonvír eða logavarnarefni-fléttan vír, sem jafnar sveigjanleika og rafmagnsöryggi til að tryggja áreiðanlega leiðni jafnvel við erfiðar aðstæður.
Val á einangrunarefnum og varmastjórnunarmiðlum er jafn mikilvægt. Há-hitaþolið, lítið-rafmagns-tap plast eða keramik undirlag getur í raun einangrað háspennuíhluti, komið í veg fyrir skrið og bilun; fasabreytingarefni og hitaleiðandi kísill eru notuð til að jafna hitamun á milli frumna, bæta heildar varmastöðugleika og seinka hnignun á frammistöðu af völdum staðbundinnar ofhitnunar.
Þegar horft er til framtíðar er umhverfisvernd og endurvinnanleiki að verða ný sjónarmið í efnisvali. Notkun lífræns-undirstaðas plasts, halógen-lausra logavarnarefna og endurvinnanlegra málma eykst smám saman, í takt við græna framleiðsluþróun og hjálpar til við að draga úr umhverfisáhrifum allan lífsferilinn.
Á heildina litið er val á efnum fyrir orkubirgðaaflgjafa þverfaglegt, fjöl-hlutlægt kerfisverkfræðiverkefni sem krefst jafnvægis milli rafefnafræðilegrar frammistöðu, burðarstyrks, varmastjórnunar, öryggissamræmis og sjálfbærni til að leggja traustan efnisgrundvöll fyrir öruggan, skilvirkan og langtíma-rekstur búnaðarins.