Aku on seade, mis muudab keemilise energia akus toimuvate elektrokeemiliste reaktsioonide kaudu elektrienergiaks. Levinud energiasalvestusakud ja toiteakud hõlmavad liitiumioonakusid, naatriumioonakusid, liitium-väävliakusid, tsink-ioonakusid ja päikesepatareisid. Liitiumioonaku on sekundaarne aku, mis salvestab ja vabastab elektrienergiat, liigutades liitiumiioone positiivsete ja negatiivsete elektroodide vahel. See sobib mobiilseadmetele (mobiiltelefonid, tahvelarvutid jne), elektrisõidukitele ja energiasalvestussüsteemidele. Eelised hõlmavad järgmist: suhteliselt kõrge energiatihedus, mis muudab selle ideaalseks sellistes valdkondades nagu mobiilseadmed ja elektrisõidukid; pikk tsükli eluiga, mis suudab taluda mitut laadimis- ja tühjenemistsüklit, säilitades samal ajal jõudluse; suhteliselt kerge, sobib rakendusteks, mis nõuavad kerget kvantitatiivse disaini rakendamist. Liitiumioonakude puuduste hulka kuuluvad: kõrgem hind suhteliselt kallite materjalide, näiteks koobalti kasutamise tõttu; ohutusprobleemid, mis võivad äärmuslikes tingimustes põhjustada liitiumioonakude ülekuumenemist, tulekahju või plahvatust; materjalide, näiteks koobalti, piiratud varu, mis võib piirata liitiumioone. Akude laiaulatuslik kasutamine.
Naatriumioonakud sarnanevad liitiumioonakudele, kuid kasutavad energiasalvestavate materjalidena naatriumioone. Need sobivad kasutamiseks suuremahulistes energiasalvestussüsteemides, eriti olukordades, kus maht ja kaal on vähem olulised. Eelised on järgmised: Naatriumi sisaldus on suurem kui liitiumis, mis vähendab aku tootmise toorainekulusid. Puuduste hulka kuuluvad: naatriumioonakude suurem ioonimaht annab tulemuseks suhteliselt suurema aku; võrreldes liitiumioonakudega on naatriumakudel madalam energiatihedus. Liitium-väävelakud on akud, mis kasutavad positiivse elektroodi materjalina väävlit ja negatiivse elektroodi materjalina liitiumi. Tühjendusprotsessi käigus oksüdeeritakse väävel mitmevalentseteks ioonideks, säilitades laengu. Eelised hõlmavad järgmist: liitium-väävelakudel on suhteliselt kõrge energiatihedus ja teoreetiliselt on võimalik saavutada kõrgem energiasalvestustase; nad kasutavad odavaid väävli- ja liitiumielemente. Puuduste hulka kuuluvad: lühike aku tööiga ja piiratud arv laadimis- ja tühjendustsükleid; aku võib üle kuumeneda ja põhjustada tuleohtu. Liitium-väävelakudel on suur potentsiaal suure energiatiheduse valdkonnas ning uurimissuunad hõlmavad peamiselt tsükli eluea parandamist, ohutuse parandamist ning uute positiivsete ja negatiivsete elektroodide materjalide uurimist. Tsink-ioonakud kasutavad laadimiseks ja tühjendamiseks tsingiioone. Laadimisprotsessi käigus oksüdeeritakse tsink tsingioonideks ja tühjendamise käigus redutseeritakse tsingiioonid metalliliseks tsingiks. Eelised on järgmised: tsink on laialdaselt kättesaadav materjal, mistõttu on tootmiskulud suhteliselt madalad; tsinkpatareidel on kõrge energiatihedus ja need sobivad ühekordselt kasutatavate akude ja väikeste elektroonikaseadmete jaoks. Puuduste hulka kuuluvad: Tsinkpatareidel võib olla piiratud tööiga ja stabiilsus; need on suhteliselt rasked võrreldes liitiumioonakudega. Odava ja suure energiatihedusega akutehnoloogiana on tsingioonakudel potentsiaalsed turud konkreetsetes rakendusstsenaariumides. Tulevased uuringud keskenduvad peamiselt eluea pikendamisele ja kehakaalu vähendamisele. Päikesepatarei on pooljuhtseade, mis muundab päikesekiirguse energia elektrienergiaks ning sobib elektrijaamadesse ja kodumajapidamiste päikesesüsteemidesse. Eelised hõlmavad järgmist: päikesepatareid toodavad päikeseenergiat kasutades heitmevaba puhast energiat; päikeseenergia on taastuv ressurss ja seda ei ammendata. Puuduste hulka kuuluvad: päikesepatareide toodetav võimsus väheneb öösel või pilvise ilmaga; päikesepatareide valmistamise materjalid ja protsessid on suhteliselt kallid. Päikesepatareide tehnoloogia täieneb pidevalt ning peamisteks arengusuundadeks on muundamise efektiivsuse tõstmine, tootmiskulude vähendamine, saadaolevate materjalide laiendamine jne, et seda erinevates stsenaariumides laialdasemalt kasutada.
On näha, et sellistel akudel nagu liitiumioonakud, naatriumioonakud, liitium-väävliakud, tsink-ioonakud ja päikesepatareid on palju eeliseid. Kuid praktilistes rakendustes on ka teatud puudujääke. Nende puuduste lahendamiseks on mõned teadlased kasutanud volframiühendeid, nagu nano-volframhape, nano-volframtrioksiid/kollane volframoksiid, nano-lilla volframoksiid, nioobiumvolframoksiid, nano-volframdisulfiid, nano-volframdiseleniid, nano -nitriid Volframit jne kasutatakse positiivsete ja negatiivsete elektroodide materjalide modifikaatoritena.