能量密度，指的是單位質量或單位體積的電池所放出的能量，即體積比能量或質量比能量。鋰離子電池的能量密度值反映了電池能量大小和尺寸的關系：能量密度ρ=E/V。電池的能量密度越大，那么在同能量的情況下電池的尺寸越小。或在同尺寸的情況下，電池的能量密度越大，電池能量越大。

鋰離子電池無論是體積比能量，還是重量比能量，鋰離子電池均比鉛酸蓄電池高出3倍以上。鋰離子電池體積更小、重量更輕。循環壽命長。鋰離子電池用于電動汽車的循環壽命一般在800次以上，采用磷酸鐵鋰正極材料的鋰離子電池可以達到2000次左右，超出鉛酸蓄電池1.5～5倍。

目前的鋰離子電池能量密度一般在200~260wh/g，鉛酸一般在50~70wh/g，那么重量能密度鋰離子電池就是鉛酸的3~5倍，這就意味著相同容量的情況下，鉛酸電池是鋰離子電池的3~5倍，所以在儲能裝置輕量化上，鋰離子電池占居絕對優勢。

鋰離子電池能量比較高。具有高儲存能量密度，目前最高已達到460Wh/kg，是鉛酸電池的約5-10倍，未來可能會更高（比能量指的是單位重量或單位體積的能量，比能量用Wh/kg或Wh/L來表示。）隨著鋰離子電池安全技術的發展，鋰離子電池的使用一定會越來越安全、越來越普及。

一般在相同體積下，鋰離子電池的能量密度是鎳鎘電池的2.5倍，是鎳氫電池的1.8倍，因此在電池容量相等的情況下，鋰離子電池就會比鎳鎘、鎳氫電池的體積更小，重量更輕。

目前，比亞迪磷酸鐵鋰離子電池的單體能量密度為150Wh，而接下來比亞迪計劃將能量密度繼續提升到160Wh。除了磷酸鐵鋰離子電池，比亞迪也在同步開發三元鋰離子電池，而假如將三元鋰離子電池的技術結合到磷酸鐵鋰離子電池上，對原有用石墨作為負極材料的做法進行一些調整，那么在2020年左右，比亞迪計劃將磷酸鐵鋰離子電池的單體能量密度提升到200Wh。

鉛酸電池的能量密度是比較低的，所以無法用作電動汽車的動力源，因為假如使用鉛酸電池驅動家用汽車行駛200km以上，要將近1噸的電池，這個重量太大了，無法達到實用，當然鉛有毒也是一個方面原因，鉛酸電池的循環性能也比較差，但是我們可以看到，僅叢能量密度上就可以判斷出鉛酸電池不能作為純電動汽車的動力源。

傳統的鉛酸蓄電池質量和體積能量密度偏低，能量密度只有為鋰離子電池的1/3左右，氫鎳電池的1/2左右，并且體積較大，不適宜在質量輕、體積小的場合使用。傳統鉛酸蓄電池循環壽命較短，理論循環次數為鋰離子電池1/3左右。