Grey leistete Pionierarbeit bei der Optimierung von Batterien mit Hilfe der NMR-Spektroskopie. Zudem forscht die Britin an kostengünstigen und langlebigen Speichersystemen für Strom aus regenerativen Quellen. Grey sieht ihre Grundlagenforschung als wichtigen Beitrag, um das von der Europäischen Union erklärte Ziel der Klimaneutralität bis 2050 zu erreichen.

Die von ihr entwickelte Methode ermöglicht nicht-invasive Einblicke in das Innenleben von Batterien – und ähnelt der Kernspin-Tomographie, mit der Ärzte Patienten „durchleuchten“. Ihre NMR-Untersuchungen halfen, die Leistung von Lithium-Ionen-Akkus, die etwa Handys, Notebooks oder E-Fahrzeuge mit Strom versorgen, deutlich zu steigern. Weiterhin war sie maßgeblich an der Entwicklung neuartiger Batterietypen beteiligt – darunter Lithium-Luft-Akkus, die eine zehnfach erhöhte Energiedichte aufweisen oder Batterien, die sehr schnell aufladen und besonders betriebssicher sind. Zudem forscht Grey an kostengünstigen und langlebigen Speichersystemen für Strom aus regenerativen Quellen.