聚合物电池是指在正极、负极或电解质三大组件中至少有一项使用高分子材料。高分子的意思是分子量大，与其相对应的概念是小分子，高分子具有高强度、高韧性和高弹性。在塑形上，聚合物电池可以做到薄形化、任意面积化和任意形状化，原因在于其电解质可固态可胶态而非液态，锂离子电池则采用电解液，要一个坚固的外壳作为二次包装容纳电解液。因此，这也使得锂离子电池新增了一部分重量。
聚合物锂离子电池和平常电池的差别在电解质上。在20世纪70年代初的设计中，采用了固态聚合物电解质。这类电解质类似于塑料薄膜，不能导通电子但是可以让离子交换（能够充电的原子或者原子团）。聚合物电解质取代了传统的浸透电解液的多孔隔膜。干态聚合物电解质的设计允许组装简化，提高电池机械强度，安全，并且能够制造成为超薄的几何外形。单个电池的厚度可以薄到1mm。设备设计师能够根据他们的想象力来自由设计电池的形状和大小。不幸的是，固态聚合物锂离子电池受制于其较差的导电性。内阻太高而无法提供当前通信设备所需要的高脉冲电流，无法驱动笔记本电脑的硬盘。加热电池到60摄氏度，电导率迅速提高，但是这样的要求不适合在便携设备上应用。
“半聚合物”是指在阻隔膜上涂一层聚合物（一般是PVDF），使电芯的粘合力更强，电池能够做得更硬，其电解质依然是液态电解液。而“全聚合物”是指运用聚合物在电芯内部形成凝胶网络，然后再注入电解液形成电解质。虽然“全聚合物”电池依然要运用液态电解液，但用量要少很多，这对锂离子电池的安全性能有的提高。
