ความหนาแน่นของพลังงานแบตเตอรี่หมายถึงพลังงานไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาโดยมวลต่อหน่วยหรือปริมาตรของแบตเตอรี่ ยิ่งความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่สูงเท่าไร พลังงานไฟฟ้าจะถูกเก็บไว้ต่อหน่วยมวลหรือปริมาตรมากขึ้นเท่านั้น หน่วยพื้นฐานคือ Wh/kg (วัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม)
ความหนาแน่นของพลังงานแบตเตอรี่ประกอบด้วยสองแนวคิด: ความหนาแน่นของพลังงานเซลล์เดียวและความหนาแน่นพลังงานของระบบแบตเตอรี่ เนื่องจากระบบแบตเตอรี่ไม่เพียงแต่ประกอบด้วยเซลล์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงส่วนประกอบอื่นๆ เช่น ระบบวงจรและระบบการจัดการความร้อน โดยทั่วไปแล้ว ความหนาแน่นของพลังงานของเซลล์เดียวจึงมากกว่าความหนาแน่นของพลังงานของระบบแบตเตอรี่ ปัจจุบัน ความหนาแน่นพลังงานของระบบแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์กระแสหลักอยู่ระหว่าง 140 ถึง 180 Wh/kg