物理儲能鋰離子電池技術重要有抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等。相比化學儲能來說，物理儲能鋰離子電池更加環保、綠色，利用天然的資源來實現。抽水儲能鋰離子電池電站是通過配備上、下游兩個水庫，負荷低谷時設備工作在電動機狀態，將下游水庫的水抽到上游水庫保存，而負荷高峰時設備工作于發電機的狀態，利用儲存在上游水庫中的水發電，由于技術成熟，抽水儲能鋰離子電池電站已成為電力系統中應用最為廣泛的儲能鋰離子電池技術，目前我國在建的抽水儲能電站裝機約11400MW，預計至2010年底抽水儲能鋰離子電池電站的總裝機可到17500MW左右。

壓縮空氣儲能鋰離子電池電站是一種調峰用燃氣輪機發電廠，重要利用電網負荷低谷時的剩余電力壓縮空氣，并將其儲藏在典型儲氣壓力為7.5MPa的高壓密封設施內，在用電高峰釋放出來驅動燃氣輪機發電。世界上第一個商業化CAES電站是1978年在德國建造的Huntdorf電站，裝機容量為290MW，換能效率77%，運行至今，累計啟動超過7000次，重要用于熱備用和平滑負荷。和抽水儲能鋰離子電池電站相比，CAES電站選址靈活，它不需建造地面水庫，地形條件容易滿足，目前壓縮空氣儲能鋰離子電池電站已經在一些發達國家得到廣泛應用。

飛輪儲能鋰離子電池，是通過機械能和電能的相互轉化來實現充放電。它是以高速旋轉的飛輪鐵芯作為機械能量儲存的介質，利用電動/發電機和能量轉換控制系統來控制能量的輸入和輸出。飛輪儲能鋰離子電池對制作飛輪的原材料和技術要求很高，直到20世紀90年代才得以飛速發展，用于不間斷電源應急電源（EPS）、電網調峰和頻率控制等領域。