固体电解质，以固态形式在正负极之间传递电荷，要求固态电解质有高的离子电导率和低的电子电导率。固态化电解质大致可以分为无机固态电解质、固态聚合物电解质和无机有机复合固态电解质。
无机固态电解质是典型的全固态电解质，不含液体成份，热稳定性好，从根本上解决了锂电池的安全问题。加工性好，厚度可以达到纳米尺寸，主要用于全固态薄膜电池。无机固态电解质，从构型不同的角度出发，又包括NASICON结构，LISICON结构和ABO3的钙钛矿结构。锂金属化合物比钠金属化合物的电导率大，这是构型中，锂离子所处的空间位置决定的。钙钛矿结构的化合物主要是利用 A 位的空缺来增加锂离子的活动空间来提高锂离子电导率。
玻璃态的无机固态电解质主要有氧化物(例如，P2O5、B2O3、Si O2、Li2O 等)、硫化物(Li2S、Si S2等)、硫氧化物(Li S-Si S2中掺入少量的Li3PO4、Li Al O2、Li2Si O3等)和氮氧化物(Li PON、Li Si PON、Li SON)等。其中硫化物的热稳定性比较差，加入适当的氧化物，可以提高固态电解质的稳定性和离子导电率。
无机固态电解质离子电导率较高，电子电导率较低，电化学稳定窗口宽，结构稳定，易于成膜，工艺简单，具有广阔的应用前景。
固态化聚合物电解质，由锂盐和聚合物构成，大致可以分为全固态类和凝胶类。全固态类是由锂盐和高分子基质络合而成的。锂盐例如：Li PF6、Li BF4、Li Cl O4、Li As F6等。高分子基质比如：PEO、PAN、PVDF、PVDC 和 PMMA 等。凝胶类是由锂盐与液体塑化剂，溶剂等与聚合物基质形成稳定凝胶的电解质材料。电化学稳定性良好，安全性较好，工艺简单。现在我们常说的聚合物锂电池，拥有加高的能量密度和较好的安全性，其电解质就是凝胶类聚合物作为电解质的产品。
无机有机复合固态电解质，是指在聚合物的固态电解质当中加入无机填料所形成的一类电解质。一定量活性无机填料的加入可以增加锂离子扩散通道，离子电导率明显提高。
全固体电解质的研究主要集中在开发高电导率无机电解质和有机-无机复合电解质。硫化物固体电解质具有较高的室温离子电导率，但是其环境稳定性差。氧化物固体电解质化学稳定性好，但室温离子电导率较低。有机-无机复合电解质兼具有机物良好的柔性和无机物高的机械强度，但是由于聚合物基体的电导率低，且低温环境下易结晶，因此复合电解质的室温电导率偏低。
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