全固体電池
高い起電力を有するリチウムイオン二次電池では、正極および負極表面での電解質の分解反応が起こりやすく、電池の性能を低下させる。
しかし全固体電池の固体電解質では拡散種がリチウムイオンのみとなり、液体電解質系において生じる有機溶媒分子やリチウムイオン以外の陰イオンの電極表面への反応腫の供給は起こらず、電極表面での電気化学的分解反応は継続しない。また、電解質の分解反応の他に、電極活物質の溶解なども電池の劣化を引き起こす副反応であるが、この点においても固体電解質では溶解反応は起こらない。
有機高分子などを用いたポリマー系電解質であり、その中でも高分子ゲルを電解質に用いたリチウムポリマー電池は早い段階から実用化されている。これらの高分子ゲル電解質や真性高分子電解質は架橋構造をもつため、メラミン樹脂などの熱可塑性樹脂と同じく巨視的には流動しないが、熱力学的にはガラス転移温度以上で使用となるため、多少の弾力性を有している。
このポリマー系電解質はゲル状であり、液体電解質と比べて揮発性や液漏れに対する安全性は向上している。しかし耐熱性や電気化学的安定性は類似している為、エネルギー密度はリチウムイオン二次電池と同等である。また有機物であるため可燃性で、耐熱性の低さが原因で発火性や可燃性といった欠点を抱えている。
全固体電池の固体電解質は電気分解反応を受け難い為、従来のリチウムイオン二次電池では4V程度が限界だった充電電圧を大幅に引上げる事が可能となる。また固体電解質の耐熱性の高さも急速充電時の稼働温度範囲を広めることに寄与する。現在は液体電解質より高いイオン伝導率を示す固体電解質も開発されており、この固体電解質がリチウムイオンだけを通すシングルイオン導伝体として機能し、急速充電時の過電圧による副反応を抑える。さらに上記で示した通りバイポーラ構造を取ることでイオン輸送距離を減らし、飛躍的に内部抵抗を抑える事も可能となる。その結果、全固体電池では従来のリチウムイオン二次電池では不可能だった数分での充電が可能となる。現在電池大手メーカーでは残量10%〜80%までを3分で充電可能な長寿命のプロトタイプ全固体電池が開発されている。