隔膜位于正極和負極之間，重要用途是將正負極活性物質分隔開，防止兩極因接觸而短路；此外在電化學反應時，能保持必要的電解液，形成離子移動的通道。隔膜材質是不導電的，電池的種類不同，采用的隔膜也不同。關于鋰離子電池，由于電解液為有機溶劑體系，其隔膜要求具有以下性能。

1在電池體系內，其化學穩定性要好，所用材料能耐有機溶劑。

2機械強度大，使用壽命長。

3有機電解液的離子電導率比水溶液體系低，為了減少電阻，電極面積必須盡可能大，因此隔膜必須很薄。

4當電池體系發生異常時，溫度升高，為防止出現危險，在快速產熱溫度(120～140℃)開始時，熱塑性隔膜發生熔融，微孔關閉，變為絕緣體，防止電解質通過，從而達到遮斷電流的目的。

5從鋰離子電池的角度而言，要能被有機電解液充分浸漬，而且在反復充放電過程中能保持高度浸漬。

電池中常用的隔膜材料一般是用纖維素或編織物、合成樹脂制得的多微孔膜。鋰離子電池一般采用高強度、薄膜化的聚烯烴系多孔膜，常用的隔膜有聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)微孔隔膜，以及丙烯與乙烯的共聚物、聚乙烯均聚物等，其中以Celgard公司生產的隔膜為代表。

近年來，將聚合物電解質用于鋰離子電池已實現了商品化，聚合物電解質在鋰離子電池中既是離子遷移的通道，又起到正負極材料間的隔膜用途。聚合物電解質可分為固體聚合物電解質及凝膠聚合物電解質，作為實用的聚合物電解質隔膜必須滿足以下幾個必要條件：①具有高的離子電導率，以降低電池內阻；②鋰離子的傳遞系數基本不變，以消除濃度極化；③可以忽略的電子導電性，以保證電極間有效的隔離；④電極材料有高的化學和電化學穩定性；

6低廉的價格，合適的化學組成，保證對環境友好。

由于固體聚合物電解質室溫電導率較低，難于商品化。凝膠聚合物電解質通過固定在聚合物網絡中的液體電解質分子實現離子傳導，既有固體聚合物的穩定性，又有液態電解質的高離子傳導率，顯示出良好的應用前景。