El mérito del desarrollo de baterías de película delgada es para un equipo de científicos dirigido por el Dr. John Bates. Llevaron a cabo, durante más de una década, una investigación en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge para el desarrollo de una batería de película delgada. Las baterías convencionales son voluminosas y no flexibles, lo que las hace inadecuadas para su uso donde el espacio es una limitación. Otro factor es la relación energía / peso, que es bastante baja para las baterías convencionales.
Las características que son específicas de las baterías de película delgada son la construcción de estado sólido. Se pueden formar en cualquier forma o tamaño y son completamente seguros bajo cualquier condición de operación. Estas baterías específicas también se pueden utilizar en un rango de temperatura de funcionamiento más amplio. Debido a su construcción de estado sólido, las baterías de película delgada pueden soportar temperaturas de hasta 280 grados centígrados o 586 grados Fahrenheit sin fallar.
Esto hace que las baterías de película delgada se puedan soldar junto con otros componentes electrónicos en un proceso de reflujo de soldadura para el ensamblaje de circuitos electrónicos. En este proceso, todos los componentes se calientan a una temperatura a la que la soldadura normalmente se derrite y fluye para unir cada componente a la placa de circuito impreso. Como esta temperatura es de aproximadamente 250-280 grados Celsius, 482-586 grados Fahrenheit, las baterías convencionales que contienen compuestos líquidos orgánicos no pueden sobrevivir y, por lo tanto, deben agregarse manualmente, después de que el ensamblaje haya tenido tiempo de enfriarse. Esta característica única de las baterías de película fina les ha valido el nombre de batería electrónica.
La construcción de una batería de película fina es muy sencilla. Las diferentes capas se depositan por evaporación o pulverización catódica, un método comúnmente utilizado en la industria de fabricación de semiconductores. El cátodo suele ser una gran superficie y está cubierto en la parte superior con una capa de electrolito sobre la que se deposita el ánodo. La capa electrolítica aísla todo el cátodo del ánodo. Una base o sustrato en la parte inferior y un embalaje en la parte superior protegen la batería de daños. Dependiendo del sustrato y del método de embalaje, el grosor total de la batería puede ser tan delgado como de 0.35 mm a 0.62 mm. Dado que la batería se puede fabricar en cualquier forma y tamaño, se puede apuntar a cualquier espacio específico, capacidad de energía y potencia.
Una batería electrónica es capaz de suministrar electricidad con altas densidades de corriente debido a la buena utilización del cátodo. La densidad de corriente y, por tanto, la capacidad de descarga, dependen del área del cátodo. Con un buen tamaño de cátodo, la batería de película delgada puede presumir de una alta salida de energía a una velocidad de descarga especificada.
Un ejemplo práctico de una batería de película fina es una batería de litio. El ánodo es de litio metálico, con un cátodo de óxido de cobalto y litio. Esta disposición crea baterías recargables, en las que se pueden cargar hasta 4.2 voltios y se pueden descargar hasta 3.0 voltios, repetidamente. La capacidad de las baterías de iones de litio se expresa como la cantidad de corriente que la batería puede entregar en un tiempo específico en horas, y se indica como AH o mAH. La energía de las baterías de película delgada se expresa como el producto del voltaje y la carga suministrada por ella, expresada en WH o mWH.