凭借其局部探测纳米级电化学过程的能力，原子力显微镜非常适合作为能量存储研究的表征工具。各种AFM技术被广泛用于扩展从锂离子电池和超级电容器到燃料电池的存储装置中使用的下一代材料的能量密度和寿命。

虽然研究纳米结构对装置性能和可靠性的影响可能是一个明显的选择，但AFM也用于研究局部离子运输和反应性。