首先应当不用硫酸，以消除硫酸对金属的腐蚀作用。虽然爱迪生认为自己基本上已是化学专家，有许多这方面的知识和经验，但在这方面他为了完成新任务，却毅然增加了试验室里的专家编制。当时电工技术工作，是由阿·肯内利同助手和实验员们致力研究的。爱迪生便吸收约翰·艾尔斯沃思来深入研究化学技术问题，有十几名化学专家归约翰·艾尔斯沃思管理。爱迪生给这一研究工作拨了巨款。应当指出的是，当时对于在伽伐尼电池和蓄电池中所发生的现象和反应概念知道得很有限，这就需要进行多次试验来弄清楚以前不知道的效应。在那些年里研究减轻蓄电池重量的还有瑞典工程师杨格尔。他于1901年制造了碱性蓄电池，但试验结果证明，这种蓄电池也不适用。改进这种蓄电池，并使之达到实地运用的是爱迪生。
爱迪生详细研究了碱性溶液这种电解物，结果证明含有杂质的碎铁最适合于作负极。选择作正极的材料更加复杂，必须一点一滴地摸索着进行，正极是用细孔中充满各种物质的炭精棒制成的，用铜、钴、镉、镁作了试验，未能得到满意的结果。最后用氧化物的镍即氧化高镍来试验，证明最合适，于是制造出由氢氧化钾溶液作电解质的铁镍蓄电池。这种蓄电池简称叫“NiFe”（镍铁）。为进行大规模试验，曾制造了大量各种式样的铁镍蓄电池。但试验表明，这种蓄电池的电量很小；只是偶尔才能达到0.3安培/小时。需要继续改进和加强蓄电池主要特性的研究。所用材料的纯度影响着蓄电池的蓄电量，当炼出了供试验用的优质加拿大镍后，蓄电池的蓄电量就增加了两倍多，蓄电量达到1安培/小时。鉴于用于电极的金属的纯度具有巨大意义，爱迪生就在西奥伦治建筑了提炼铁和镍的小工厂。工厂附设了试验室，研究这些在化学成分上很纯的金属的性质和作用，当时这还是一个未经充分研究的领域。
1903年前，爱迪生在制造碱性铁镍蓄电池过程中，获得了巨大成就，所以，可以开始实际试用碱性铁镍蓄电池了。碱性蓄电池组安装在用链条带动轮轴的电动机的电动车上。电动车经受了各种试验，详细记录了与该车行驶和蓄电池作用有关的情况。实验室里安装了试验蓄电池的专门装置，这种装置能模仿蓄电池在使用时可能受到的那种颠簸。试验取得了成功。爱迪生决定把这一发明转入工业生产，建立了“爱迪生蓄电池公司”和拥有四百五十多名工人的碱性蓄电池工厂。爱迪生开始为新蓄电池做广告宣传，并在同报社记者的谈话中，说出了关于进一步发展这一事业的想法。报纸报道了爱迪生在电工技术方面所进行的新变革：好像电的新阶段即“蓄积电能”的阶段已经到来，电能已能方便地满足水陆运输、陆海军技术装备、农业、日常生活等方面的需要。根据阿·肯内利在美国电气工程师学会上所作的报告，一英镑重的爱迪生蓄电池，就具有1千瓦特/小时的电能，也就是说比当时的铅蓄电池多出1.3倍的电能。发出一马力电能的蓄电池的重量是53.3英镑，也就是说碱性蓄电池比铅蓄电池几乎轻2/3。每一个蓄电池的平均电动势为1.25伏特。在蓄电技术上，这当然是一个很大的进步。
爱迪生制造了许多设备用来更广泛地试验碱性蓄电池。在1903年，制造了又大又重的橡皮轮胎的蓄电池车，这辆蓄电池车后来在波士顿试行了245英里。该车不用重新充电，曾行驶50-60英里。在245英里这段距离里，曾在六个地方进行了重新充电，充电费用7.5美元。行驶完这段距离后，所有的蓄电池都处于良好的状态之中。
1904年，为参加圣路易斯城举办的世界博览会，建筑了30艘装有爱迪生蓄电池的游艇。这些游艇沿湖游玩，展示了蓄电池电力牵引的良好性能。
爱迪生深入研究了电动车用的标准型碱性蓄电池，它的电动势是1.33伏特，可蓄电能210瓦特/小时，蓄电池重1英镑可发电能11.8瓦特/小时。碱性蓄电池样品送交到包括约，阿·弗莱明、霍斯皮塔利耶和彼·然在内的欧洲专家那里进行试验。试验结果证明性能良好。乌·希伯德在英国试验了爱迪生的碱性蓄电池，并在1903年11月向电气工程师学会报告了所得到的结果。他乘坐装有38个爱迪生蓄电池的电动车走了500英里，所有的蓄电池一路上都没有发生故障。
但是，用户们很快发现碱性蓄电池的某些缺点而开始要求退换。蓄电池容器易漏，蓄电池性能不是那么稳定，蓄电池的正（镍）极的接触点不牢固。因此，必须重新研究改进蓄电池工艺，研究改进那些使蓄电池产生缺点的材料。虽然暂时停止生产蓄电池难免要受到很大损失，但也绝不能把蓄电池投放市场。爱迪生对自己的原则信守不渝，停止生产蓄电池，甚至按售价收回所有有毛病的蓄电池。应当指出，当时即使是有毛病的蓄电池，也比铅蓄电池适用和经济。爱迪生懂得这一点，并深信，经过改进蓄电池结构之后，对蓄电池的需求量会大大增长。
对蓄电池的研究工作由几个小组分工进行：一个小组研究改进蓄电池容器的焊接；另一个小组研究电极用铁的精炼；爱迪生本人参加的第三小组，研究镍和镍的添加剂。爱迪生在1905年以前已进行了一万多次试验，并弄清了许多东西。但疾病使他在一段时间里放下了工作。
爱迪生在1905年-1908年期间获得了许多与改进碱性蓄电池有关的专利特许证。但总的来说，这一时期在发展蓄电池的生产上是不大顺利的。1907年六汽缸汽油发动机的英国罗尔斯一劳埃斯牌汽车经受住了行程一万英里的考验。在伏特罗德的福特工厂，制造出来了汽车用的“N”型四汽缸发动机。这种汽车的价格为六百美元，燃料消耗量为行程20英里1加仑（1千米合0.14升）。
虽然汽油汽车已开始跃居第一位，而且用户对汽油汽车要比对电动车更感兴趣，但爱迪生没有停止对蓄电池的研究。他在改进着整个蓄电池的结构，使蓄电池制造过程的某些阶段机械化，改变电解成分，往氢氧化钾里添加少量氢氧化锂。爱迪生只是在1909年才作出结论说：新型碱性蓄电池彻底完成了。
六、电子管
爱迪生由于从事研究活动并把发明用于实际工作，所以时常观察到一些从属的、然而在科技上都很重要的现象和作用，被称作“爱迪生效应”的热电子发射现象，就是属于这些从属的发现之列。爱迪生一碰到这些现象后，就不再是作为一个普通的观察者开始研究它，而是力求查明它产生的条件，和可以用之于实际的某些途径。爱迪生是第一个观察到了热电子发射现象的人，确切地说，他是在科学上连电子这一概念还没有产生的时候就观察到了这种现象的人。后来各国的科学家和学者，则需要花费30年时间去弄清楚爱迪生效应的物理性质，开始对爱迪生效应进行运用。以后紧接着的才是深入探索电子现象的奥秘，并寻求在科技方面能加以广泛利用的可能性。在爱迪生观察到这种现象之前，任何人都还没有想像出，电会脱离奴隶般地依附于导体的状态而独立存在。爱迪生的试验表明，在一定的条件下即使没有导线，电也能以近似光速的速度运动。
电子管是对爱迪生效应进行研究工作的直接结果，它的应用极为广泛。在20世纪的后50年，可以更正确和充分地评价爱迪生效应的重要性。现代科学的得力的手段--无线电，是以电子仪器为基础的。如果没有电子管的广泛的应用，大量自动装置和遥控自动装置、电视装置、计算机、各种控制仪器是不可想像的。电子管是对发展人类社会生产力具有革命影响的主要技术因素之一。
电子管得到广泛应用，是因为它有着非常良好的性能。我们要指出的是，电流本身通过电子管会发生很大的变化：电子管的作用不取决于电流的频率特性，因为电子管能准确地控制电流并不断地使电流的特性发生变化；虽然绝大多数用来使电流发生变化的其他仪器也在逐步地实现着这一功能。电子运动本身及其速度，能够通过改变电子管内各电极上的f乜势加以调整。电子管可以是电流放大器和电流检波器，而在一定的条件下可以成为高频振荡器。但所有这一切，19世纪80年代头5年甚至没有人设想过，气体放电的物理学知识很少。但爱迪生当时已制造出了世界上第一个仪器（他叫作“电气指示器”），该仪器的作用是以电子发射效应为基础的。
是什么东西使爱迪生有这一发现的呢？
爱迪生在1879年末，基本上结束了制造强阻抗炭丝真空白炽灯的研究工作。这种白炽灯在实验室的条件下进行了全面试验，并已准备生产一批白炽灯进行试用，这是为了查出它在使用时出现的缺点并加以克服，以保障在大范围内推广电照明。组织大规模生产白炽灯的问题提到日程上来了。需要最后完成对整个电照明系统的深入研究，创造出最简单而又最适用的条件，保证电照明装置能正常地工作。对门罗园工厂最初生产的几批供试验用的白炽灯，通过试验表明，白炽灯的缺点并没有都被发现而加以克服。
在对白炽灯整个使用期限内进行观察的结果有一个缺点引起了爱迪生的特别注意即灯泡玻璃表面变黑的现象。变黑现象在所有的白炽灯中，都毫无例外地出现，而且白炽灯使用时间愈长，变黑的程度就愈明显。
当时生产的是光度小的10-16支烛光的白炽灯。灯泡变黑就损失了将近百分之五十的光通量，这些白炽灯的光线变得很暗淡。把消耗的能量变换成光能的经济效益降低了，因此电照明的价格提高了。白炽灯的有效寿命缩短了。
无论是爱迪生，还是其他炭丝白炽灯设计家，都没有消除玻璃灯泡变黑的问题。对白炽灯生产工艺进行改进和提高炭丝质量，也都只能减缓而不能消除这种现象。直到改用钨丝和充气（1908年-1913年），才几乎完全消除了这一缺点。
爱迪生多次觉察到，在抽去灯泡里的气体时，如果电流通过灯丝，真空灯泡里就产生出淡蓝色的辉光。这种效应以前彼得罗夫、法拉第就曾经观察过。这是一种在极稀薄的空气中放电的现象。这种辉光在以前研究静电时就曾注意到。爱迪生正确地解决了真空灯泡中产生放电的现象。但当时还不清楚的是，是否可以把灯泡变黑和放电作用联系起来。
其实，在当时某些有关电的书籍中，已经提到过一些想法，一看就能帮助确定灯泡发黑原因。例如，法国电学研究家杜费，几乎在爱迪生进行观察的两个世纪前就已弄清了下列事实：与烧红的金属相接触的空气，就具有散发电荷的特殊性能。18世纪的其他科学家也曾指出过类似的事实。所有这一切，都使爱迪生作了如下推测：灯泡内壁的沉积物，是脱离了炽热灯丝的炭尘的带电粒子散发的结果。必须更深入地研究这种现象。在比较细心的考察中发现，粒子并不是均匀地沉积在灯泡壁上的；经常可以看到有一个窄狭的小带状区，它比灯泡的其他变黑的部分轻得多。这仿佛是一种“白影子”的东西，通常都和弯曲成U形的灯丝的两根支路在灯泡的同一个平面上。结果仿佛一根灯丝支路屏蔽了另一根支路。在所有的情况下，总是造成光带区的那一根灯丝支路与直流电源的正极连在一起。
由这种观察可以作出下列结论：炭粒子不是散发，而是直线式地从灯丝的负极支路那里脱开。这样一种假设是完全合乎情理的，即从带电体表面脱离开来的最小微粒，其本身就带有电荷。认为只要往灯泡里引入一个附加电极，即一个带正电荷的或与直流电路的正极连接在一起的电极，这些带电的炭粒子就要离开直线路径而被附加电极所吸引，这也是合乎逻辑的。爱迪生也开始了这样的试验。已公布的爱迪生在实验室的记录中可以看出，早在1880年初就已开始准备进行这些试验，并设计出了有附加电极的灯泡。1961年出版的柳易斯的著作中，就引用了从实验室记事簿中复印下来的一页，这一页上有注着1880年2月13日的“第一次试验”的草图；根据这一任务，应当由实验室的一名叫奇·巴切勒的助手制造出必需的灯泡。因为爱迪生实验室和工厂总是不打折扣地并且在最短期限内制出那些试验用的灯泡的，所以怀疑这样的灯泡是否已经制造了出来是没有根据的。根据爱迪生亲手写的这个定做单，必须制造出有小马蹄形炭质灯丝的灯，在这种灯丝上空应当接人一根穿过灯泡玻璃的金属线（显然是铂丝）；这一金属线的外端能被连接到直流电源的正极上。
实际上这个灯泡是二极电子管的雏形。所以就有理由认为，早在1880年爱迪生就已很接近于制造电子管了。当时爱迪生是否已开始自己的试验，我们还不能确切知道。但可以推知，这时爱迪生有着大量的刻不容缓的工作要做，所以他就不能对被称之为“爱迪生效应”的研究予以必要的注意。当时要筹备参加预定1881年夏季开幕的巴黎电气博览会，应当安排好灯泡的大批生产。需要把珍珠街总电站建造成，并为总电站制造机器和其他的电气设备。此外，爱迪生在1880年还在深人研究矿石磁选法。他在门罗园铺设第一条试验性客运电气化铁路，在纽约建立一些生产电气产品的工厂。爱迪生在这些年提出了大量要求颁发专利特许证的申请书。爱迪生单是在1882年一年就在美国获得了141份专利特许证，也就是说大约每两天半就获得一份专利特许证！