聚合物電池經歷了從采用離子導電聚合物電解質的固體聚合物電池而發展到采用凝膠聚合物電解質的聚合物鋰離子電池的這一過程。作為超薄型電池而開發的固體聚合物電池，現在被稱為紙型電池。由于離子導電性較差，紙型電池不能用于需要瞬時提供大電能和電流的設備中。一般認為，只要是正極、負極、電解質三者中有一種使用聚合物材料的電池便稱為聚合物電池。目前所開發的聚合物鋰離子電池系列中，高分子材料主要是被用作電解質和正極。聚合物電解質可以使用固體或凝膠高分子電解質材料代替液態電解質，同時還兼有液態鋰離子電池中隔膜的作用。高分子正極材料包括有機導電性高分子、有機硫化合物，負極則通常采用鋰金屬或鋰碳層間化合物。
現有三種聚合物鋰離子電池：(1)固體聚合物電解質電池，電解質為聚合物與鹽混合物，這種電池在常溫下的離子導電性能低，故考慮其用作高溫使用電池；(2)凝膠聚合物電解質電池，即在固體聚合物電解質中添加增塑劑，從而使離子導電性提高，可在常溫下使用；(3)聚合物正極電池，由于正極采用導電聚合物，其比能量比現在的鋰離子電池大約高2倍，被認為是新一代的聚合物鋰離子電池。
目前商品化的聚合物鋰離子電池正負極材料與液態鋰離子電池一樣，只是電解質采用聚合物電解質代替液態有機電解質，其工作原理仍然是與液態鋰離子電池相同，電池充電時，鋰離子從正極過渡金屬氧化物中脫嵌，經聚合物電解質嵌入石墨負極；電池放電時，發生相反的過程，聚合物鋰離子電池與液態鋰離子電池不同的是由于使用聚合物作電解質，導致正、負極材料和聚合物電解質之間的界面阻抗較高，從而對電池容量和循環壽命會有一定的影響。
目前，液態鋰離子電池(LIB)，聚合物鋰離子電池(PLIB)和以金屬鋰為負極的鋰聚合物二次電池所用的正、負極材料及電解質。
