Äran för att utveckla tunnfilmsbatterier går till ett team av vetenskapsmän ledda av Dr. John Bates. De genomförde, i över ett decennium, forskning vid Oak Ridge National Laboratory för utveckling av ett tunnfilmsbatteri. Konventionella batterier är skrymmande och oflexibla, vilket gör dem olämpliga för användning där utrymmet är begränsat. En annan faktor är förhållandet mellan energi och vikt, som är ganska lågt för konventionella batterier.
Egenskaper som är specifika för tunnfilmsbatterierna är den heltäckande solid state-konstruktionen. De kan formas i vilken form och storlek som helst och är helt säkra under alla driftsförhållanden. Dessa specifika batterier kan också användas under ett bredare driftstemperaturområde. På grund av sin heltäckande solid state-konstruktion kan tunnfilmsbatterier klara temperaturer så höga som 280 grader Celsius eller 586 grader Fahrenheit utan fel.
Detta gör tunnfilmsbatterier mottagliga att lödas tillsammans med andra elektroniska komponenter i en lödåterflödesprocess för montering av elektroniska kretsar. I denna process värms alla komponenter upp till en temperatur vid vilken lod typiskt smälter och flyter för att binda varje komponent till det tryckta kretskortet. Eftersom denna temperatur är cirka 250-280 grader Celsius, 482-586 grader Fahrenheit, kan konventionella batterier som innehåller organiska flytande föreningar inte överleva och måste därför läggas till manuellt efter att enheten har hunnit svalna. Denna unika egenskap hos tunnfilmsbatterier har gett dem namnet elektronikbatteri.
Konstruktionen av ett tunnfilmsbatteri är mycket enkel. Olika skikt avsätts genom förångning eller förstoftning, en metod som vanligtvis används inom halvledartillverkningsindustrin. Katoden är vanligtvis en stor yta och är täckt på toppen med ett lager av elektrolyt över vilket anoden är avsatt. Det elektrolytiska skiktet isolerar hela katoden från anoden. En bas eller substrat i botten, och en förpackning på toppen, skyddar batteriet från skador. Beroende på substrat och förpackningsmetod kan batteriets totala tjocklek vara så tunn som 0.35 mm till 0.62 mm. På grund av att batteriet kan tillverkas i vilken form och storlek som helst, kan alla specifika utrymmen, energi- och kraftkapaciteter siktas in.
Ett elektronikbatteri kan leverera elektricitet med höga strömtätheter på grund av det goda katodutnyttjandet. Strömtätheten, och därmed urladdningskapaciteten, är beroende av katodens area. Med en bra katodstorlek kan tunnfilmsbatteriet skryta med en hög energieffekt vid en specificerad urladdningshastighet.
Ett praktiskt exempel på ett tunnfilmsbatteri är ett litiumbatteri. Anoden är metalliskt litium, med en litiumkoboltoxidkatod. Detta arrangemang ger uppladdningsbara batterier, på vilka kan laddas upp till 4.2 volt, och kan laddas ur ner till 3.0 volt, upprepade gånger. Kapaciteten hos litiumjonbatterier uttrycks som mängden ström som batteriet kan leverera under en angiven tid i timmar, och betecknas med AH eller mAH. Energin hos tunnfilmsbatterier anges som produkten av spänningen och den laddning som tillförs av den, uttryckt i WH eller mWH.