一個經驗公式預測電池質量能量密度，該模型除了考慮電極容量外，還考慮了多個設計引數，包括面積載量密度、電壓差、初始容量平衡以及初始庫侖效率來估計可實現的能量密度。
電池比能量計算公式如下：
E-電池的比能量，Wh/kg
k-活性材料的質量分數，即陰極活性材料質量mp和陽極活性材料質量mn之和除以總電池質量，%
∆U-陰極和陽極之間的平均電壓差，即電池放電的平均電壓，V
Cp-陰極活性材料的克容量，Ah/kg
Cn-陰極活性材料的克容量，Ah/kg
εp、εn -陽極和陰極的初始庫侖效率，%
χ-陽極和陰極之間的初始容量比，χ*εn/εp即通常理解的N/P
公式推導過程
根據公式，提升電池能量密度的方法包括：
（1）增加k值，即增加電池中活性材料的質量分數。k值受到許多引數的影響，例如電極材料的特性（例如，粒徑，振實密度和表面積），電極製備過程（例如，漿料配方、塗層面負載密度和壓實密度），隔膜、集流體、電解液量和電池殼體。對於不同型別的電池，k的差異是由不同的包裝和結構設計引起的，例如，對於鋁殼方形電池，殼體比較重，從而導致電池的k值通常低於軟包和圓柱電池的k值。因此，增加k值的具體措施包括：
1）提高電極配方中活性材料的比例；
2）增加塗層的面密度和壓實密度；
3）減少電解液的用量；
4）減薄隔膜與集流體的厚度，從而增加電池活性材料比例；
5）減輕極耳與殼體等材料質量，從而增加電池活性材料比例；
K值對電池比能量的影響
（2）提高電池放電的平均電壓∆U，即提高正極材料的電壓，降低負極材料的電壓。例如鈷酸鋰正極材料電壓不斷提高，從4。43V，到4。45V，再到4。48V，甚至4。5V，從而不斷提高能量密度
（3）選擇高容量正負極材料，提高Cp、Cn值。最好選擇高容量、高電壓的正極材料，高容量、低電壓的負極材料。
不同材料體系電池的能量密度：正負極容量和電壓的影響
不同材料體系電池的能量密度
（4）降低χ*εn/εp即通常理解的N/P，作用空間有限。
每一個方面都可以展開詳細討論，比如高負載的厚極片出現了大量論文資料，電解液用量的研究，高容量正負極材料的研究等。高比能量鋰金屬電池能量密度對應的典型設計引數如下圖所示。
參考文獻：
Wu Y， Xie L， Ming H， et al。 An Empirical Model for the Design of Batteries with High Energy Density［J］。 ACS Energy Letters， 2020：807-816。
