在锂–硫电池中，一块纯金属锂片代替了多层石墨电极。这块锂片既是电极，也是锂离子的来源。电池放电时，锂片变薄;电池充电时，它又恢复原状。金属氧化物电极也被更廉价、更轻的硫所取代。硫吸附锂的能力更强，每个硫原子可以结合两个锂原子，而在锂离子电池中，结合一个锂原子就需要不止一个金属原子。所有这一切使得锂–硫电池在成本和重量两方面都具有明显优势。
一些研究者质疑，学术界的认同未必能转换成商业上的成功。在实验室，研究人员通常使用少量硫和大量电解液，这样比较易于研究，但不能制成高能量密度的电池。在PolyPlus公司(一家制造电池的公司，位于凯恩斯实验室以西5千米的地方)研究锂–硫电池超过20年的史蒂夫˙维斯科(Steve Visco)说，增加硫和减少电解液会使电池更容易坏掉，要想以低廉的成本制造出能经受住一年四季温度考验的商品化电池相当困难。
至少有一家公司——英国Oxis能源公司——看好锂–硫电池的前景。该公司声称，它们已经制造出可以充放电900次的大型锂–硫电池，能量密度与当前的锂离子电池不相上下。Oxis能源公司正在与美国Lotus工程公司合作，他们希望在2016年前开发出可用于电动汽车的电池，能量密度将达到400 Wh/kg。
镁电池
作为世界上最轻的金属，锂拥有巨大的重量优势。但一些研究者认为，下一代电池应该使用更重的元素，比如镁。每个锂离子只能携带一个电荷，而二价的镁离子能携带两个电荷，这意味着可以释放的电能提高了一倍。不过，镁也有自己的问题。锂离子能轻松通过电解液和电极，而携带两个电荷的镁离子移动速度缓慢，就像是在黏稠的糖浆中穿行。
美国阿贡国家实验室的电池研究人员彼得˙丘帕斯(Peter Chupas)正在与JCESR合作，他用高能X射线轰击各种电解液中的镁，来研究镁为什么会受到巨大的阻力。截至目前，他和同事发现，镁离子能强烈吸引周边溶液中的氧，从而吸引一大群溶剂分子，这使得镁离子变得沉重。
美国劳伦斯伯克利国家实验室的材料科学家克里斯廷˙佩尔松(Kristin Persson)正在用超级计算机模拟潜在新型电池的内部结构，她正在试图从大约2 000种电解液中，找到一种更好的电极与电解液的组合，让镁离子可以更顺畅地通过电解液。
