能量密度（Energy density）是指在一定的空間或質量物質中儲存能量的大小。單位：焦耳/立方米，千焦/立方米，兆焦/立方米，量綱M(L^-1)(T^-2)。用來衡量電池最合適，比較單位體積的電池所儲存的電量。氣體燃燒熱（以體積衡量的）實質上就是能量密度。電池的平均單位體積或質量所釋放出的電能。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。