Mật độ năng lượng đo lường lượng năng lượng được lưu trữ trong một lượng không gian hoặc khối lượng nhất định. Nó thường được biểu thị bằng megajoule trên kilogam hoặc watt-giờ trên lít. Mật độ năng lượng cao có nghĩa là nhiều năng lượng hơn trong một thiết bị nhỏ hơn, nhẹ hơn. Điều đó rất quan trọng đối với ô tô, máy bay và điện thoại.

Các loại nhiên liệu khác nhau rất nhiều. Xăng chứa khoảng 44 megajoule trên mỗi kilogram. Than đá chứa từ 24 đến 35 megajoule. Gỗ chứa khoảng 16 megajoule. Pin lithium-ion chứa khoảng 0,3 đến 0,7 megajoule trên mỗi kilogram. Khoảng cách đó giải thích tại sao xe điện cần các bộ pin lớn và nặng để có thể đạt được phạm vi hoạt động tương đương với xe chạy xăng.

Các nhà khoa học đang nỗ lực đẩy mạnh mật độ năng lượng của pin. Thiết kế pin thể rắn hứa hẹn mật độ năng lượng cao gấp hai đến ba lần so với pin lithium-ion hiện nay. Pin lithium-sulfur và lithium-air còn cần thời gian để phát triển hơn nữa. Ngay cả khi có những tiến bộ, nhiên liệu lỏng có thể vẫn sẽ thống trị ngành hàng không và vận tải biển trong nhiều năm tới. Nguyên lý vật lý rất khó thay đổi. Pin được cải tiến dần dần. Nhiên liệu đã có lợi thế đi trước cả thế kỷ.

Giá trị điển hình

• Xăng: khoảng 44 MJ/kg
• Dầu diesel: khoảng 45 MJ/kg
• Than đá: 24 đến 35 MJ/kg
• Gỗ: khoảng 16 MJ/kg
• Pin lithium-ion: 0,3 đến 0,7 MJ/kg