GS-汤浅锂电池内部的8个电池芯
锂的化学性质比较暴烈，而且一旦起火很难扑灭。锂电池在过度放电后，再次充电时会充不进去，电能不能转换为储藏的电化学能，反而转化为热能，造成电池过热。更糟糕的是，锂过热后有温度飞升的问题，也就是说，一旦温度达到一定程度，锂会自身产生热，导致温度进一步升高，直至起火。这个问题对于钴酸锂类型的锂-离子电池尤其严重，因为导致温度飞升的临界温度较低。波音采用的正是采用钴酸锂的锂-离子电池，由日本GS-汤浅公司制造。NTSB的调查发现，在日航电池事件中，火焰首先在6号电池芯发生，然后蔓延到其他电池芯，温度高达253度，而钴酸锂的燃点是190度。应该指出，在前述锂电池起火导致货机坠机的事件里，那是锂-金属电池。锂-离子电池要安全一些，但依然有自身的安全问题。锂-离子电池为了提高效率，需要把电池芯紧密放置，这样一旦起火，很容易蔓延，发生连锁反应。由于锂和水会发生激烈反应，电解液不能用阻燃性好的水基，而是用阻燃性较差的非水基。另外，长期反复充放电后，金属锂会析出，成为细微的金属颗粒，时间久了，可能促成电极之间的短路。更糟糕的是，即使不在充电中，锂电池也有可能发生过热，甚至起火，起火原因经常不明。两起导致波音747货机坠毁的锂-金属电池起火事件到现在依然没有确认起火原因。2006年为波音787制造充电系统的Securaplane公司在亚利桑那州图桑的厂房里测试同为GS-汤浅制造的锂-离子电池，发生过热，导致电解液外泄和厂房起火，1000平方米的厂房付之一炬。波音声称这是电池测试设置不当，不是电池和充电系统的原因；当地消防队认为起火原因不明，Securaplane则不回应媒体的询问。
单组电池芯
NTSB调查发现电池有内部短路的迹象
由于缺乏适当的技术标准和认证依据，FAA在认证波音787的锂-离子电池时遇到很大的难题，最后制定了9条特别规定，最主要的是电池过热不得超过每1000万飞行小时1次，其他规定还包括在任何情况下不得有有毒烟雾进入机舱、不得发生电解液泄漏和不得损坏邻近机体结构等条款。如果说日航事故还可以用第一次偶然的小概率事件解释，9天后的全日空事故就难以用小概率事件来推托了。到那个时候，波音787的累积飞行小时才52000小时，已经发生两次过热。事实上，有毒烟雾、电解液泄漏和损坏邻近机体结构条款也没有得到满足。
波音在设计中采用很多手段，确保满足FAA的9条特别规定。波音为电池组设计了坚固、耐热的壳体，保证在起火的情况下，也能制止火灾蔓延。在试验中，波音高度加热壳体，可以导致一个电池芯过热，但无法使得电池芯之间发生连锁反应。GS-汤浅在短路试验中，往电池芯里打入铁钉以模拟最坏情况，也无法引起过热和连锁反应。波音的电池壳体还有泄放系统，万一电池过热，产生有毒烟雾，可以自动泄放出去，不致进入机舱。在波音的安全分析中，只有过度放电后的不当充电成为过热和连锁反应的唯一可能性。波音的充电控制系统十分复杂先进，NTSB的调查表明，事故期间，充电电压没有超过设计指标。NTSB在事故调查中也发现，多重迹象表明，两次事故中都有电池发生短路，说明铁钉试验没有反映实际上的最坏情况。另外，在这两起事故中，电池壳体都被烧毁。至少在1月16日的事故中，烟雾进入了驾驶舱。
NTSB人员在调查事故原因
波音787全面停飞后，波音紧急调集了300多工程师，分成10队人马，日夜奋战，集中攻关，力求尽快解决电池问题。三个月里，投入了20万小时的工作量。地面试验集中在6个星期里，累计60000小时。2月7日波音获得FAA特批，用一架预定交付中国南航的波音787从得克萨斯飞往华盛顿州的艾弗赖特工厂，稍后在华盛顿州海岸外空载飞行，用于科研和试验飞行。3月13日（一说22日），FAA批准了波音的初步修改方案。4月5日，波音用预定交付波兰LOT航空公司的第86架波音787验证最后修改方案，方案和试验结果得到FAA批准，此后FAA批准波音787复飞，这才有了埃塞俄比亚航空公司在4月27日的亚的斯亚贝巴到内罗毕的历史性飞行。
波音的修改方案是多方面的。壳体得到极大的加强，增加隔离和耐热能力。电池芯之间的空隙增加，并增加阻隔层，降低连锁反应的可能性。接线和安装件加强防火能力，一旦发生火灾也不至于很快就被毁坏。充电系统进一步精细化，精确控制充电电压，防止过度充电。泄放管直接通向机外，不仅有效泄放有毒烟雾，还确保电解液受热膨胀后不会溢出到其他部分，引起连锁反应，而是把热源带出机外。最重要的是，新的壳体不光隔热，还阻绝空气。燃烧的三要素是燃料、温度和空气。如果没有空气存在，燃烧是不能持续的。新壳体有效地阻绝了空气，具有窒息火灾的作用。在波音的试验中，电解液被有意释放，壳体受到强烈加热，但由于缺乏空气，壳体内无法引起燃烧和温度飞升。即使在引入空气后，由于空间有限，而且后续空气无法进入，燃烧也只持续了200毫秒就熄灭了。修改使得重量增加了60公斤，基本上抵消了锂-离子电池相比于镍镉电池的重量优势。
波音的修改方案为电池增加了很厚的保护外壳
但值得注意的是，波音的修改方案只涉及阻止火灾的蔓延，并没有达到确保不可能起火的本质安全。在所有已经发布的报告中，NTSB和波音都明确提到没有发现起火的原因。4月19日，波音负责787的主管莱利洛夫蒂斯承认：“我们有可能永远也不知道（电池起火的）根本原因，只能从别的方面杜绝起火的可能。”永远也不知道起火的根本原因，因而不能从根源上杜绝起火可能，这是波音787电池风波中挥之不去的一片阴影。在另一方面，波音787的锂电池还有众多没有达到起火但足够恼人的故障。按照设计，锂电池放电过度而导致电压偏低的话，将不能再充电，必须换下来，送回工厂复苏。由于很多设计时没有考虑到的因素，比如尽管机上总电门已经关闭，地勤加油时打开油箱盖，油量表就自动跳动，开始耗电；行李舱门没有关紧，舱内灯也将一直亮着，不断耗电。由于这些因素，波音787电池过度放电的现象很频繁，送回工厂复苏的频率大大高于波音预计，全日空17架飞机在一年里已经换过几十次电池。波音是知道这些的，但这是在地面，不影响飞行安全，所以波音没有报告FAA，直到停飞后才爆出来。当然，波音没有违规，这些已知原因和电池起火也不能直接相连，但毕竟增加了人们对波音787锂电池的疑虑。