باتری های مبتنی بر پلیمر برای تشکیل یک باتری به جای فلزات از مواد آلی استفاده می کنند. باتری های مبتنی بر فلز در حال حاضر به دلیل محدودیت منابع فلزی، تأثیر منفی بر محیط زیست و نداشتن راهی برای ادامه ی پیشرفت، چالش های بسیاری را ایجاد کرده اند. پلیمر های فعال اکسید شده به دلیل در دسترس بودن ترکیبات، ظرفیت بالا، انعطاف پذیری، سبک بودن، کم هزینه بودن و عدم تولید مواد سمی، گزینه های جذابی برای جایگزینی الکترود در باتری ها هستند. مطالعات اخیر چگونگی افزایش بهره وری و کاهش چالش ها را برای سوق دادن مواد فعال پلیمری به سمت کاربرد در باتری ها بررسی کرده اند. در این تحقیقات بسیاری از انواع پلیمر ها مورد بررسی قرار می گیرند، از جمله پلیمر های رسانا، غیر رسانا و رادیکال ها. باتری هایی با ترکیبی از الکترود (یک الکترود فلزی و یک الکترود پلیمری) برای آزمایش نسبت به باتری های مبتنی بر فلز آسان تر هستند. با این حال باتری های دارای یک کاتد پلیمری و آند نیز بخشی از تمرکز تحقیقات فعلی را به خود اختصاص داده اند.
پلیمر های آلی را می توان در دما های نسبتاً کم پردازش کرد و هزینه ها را کاهش داد. آنها همچنین دی اکسید کربن کمتری تولید می کنند.
باتری های ارگانیک جایگزین فناوری باتری هایی با واکنش فلزی هستند و تحقیقات زیادی در این زمینه انجام می شود.
مقاله ای با عنوان “باتری های پلاستیکی فلزی : وعده جدید برای ماشین الکتریکی” که در سال ۱۹۸۲ منتشر شد، نوشت: “دو پلیمر آلی مختلف برای استفاده احتمالی در باتری ها مورد بررسی قرار گرفته اند” و نشان می داد که نسخه ی نمایشی که این مقاله ارائه داده است مبتنی بر کار هایی است که در سال ۱۹۷۶ آغاز شد.
در سال ۲۰۰۱ دانشگاه واسدا (Waseda University) با کمک تحقیقات شرکت NEC شروع به تمرکز بر روی باتری های ارگانیک کرد. در سال ۲۰۰۲ ، محققی از شرکت ژاپنی NEC مقاله ای در مورد فناوری Piperidinoxyl Polymer ارائه داد.
در سال ۲۰۰۶ ، دانشگاه براون (Brown University) یک فناوری مبتنی بر polypyrrole اعلام کرد. در سال ۲۰۰۷ ، دانشگاه واسدا از فناوری جدید باتری های رادیکال آلی خبر داد.
در سال ۲۰۱۵ محققان یک پلیمر کارآمد، رسانا و الکترونیکی مناسب حمل و نقل را توسعه دادند. در این کشف از یک “پلیمر اکسید در هم آمیخته” (conjugated redox polymer) با پلیمر نفتالین بیتیوفن (naphthalene-bithiophene) استفاده شده است که برای ترانزیستور ها و سلول های خورشیدی مورد استفاده است. با استفاده از یون های لیتیوم، هدایت الکترونیکی قابل توجهی ارائه داد و در طی ۳۰۰۰ چرخه شارژ و تخلیه شارژ، پایدار باقی ماند. پلیمر هایی که حفره ها را ایجاد می کردند مدتی در دسترس بودند. این پلیمر ها بیشترین چگالی توان را برای ماده آلی در شرایط اندازه گیری نشان می دادند. ظرف مدت ۶ ثانیه باتری ۸۰٪ شارژ شد و تراکم انرژی پایین تر از باتری های غیر آلی باقی ماند.
باتری های مبتنی بر پلیمر نسبت به باتری های فلزی دارای مزایای بسیاری هستند. واکنش های الکتروشیمیایی مورد نیاز در آنها ساده تر هستند، و تنوع ساختاری پلیمر ها و روش سنتز پلیمر امکان افزایش قابلیت تنظیم برای برنامه های مورد نظر را فراهم می آورد. در حالی که یافتن انواع جدید مواد معدنی دشوار است، پلیمر های آلی جدید می توانند به آسانی سنتز شوند. مزیت دیگر این است که مواد الکترود پلیمری ممکن است پتانسیل اکسایش کمتری داشته باشند اما نسبت به مواد معدنی چگالی انرژی بالاتری دارند. از آنجا که انرژی جنبشی واکنش اکسایش برای مواد آلی بالاتر از غیر آلی است، آنها از چگالی توان و سرعت بیشتری برخوردار هستند. به دلیل انعطاف پذیری ذاتی و سبک بودن مواد آلی در مقایسه با مواد معدنی، الکترود های پلیمری قابلیت تکثیر، تغییر حالت و بخار شدن را دارند که کاربرد این باتری ها را در دستگاه های نازک تر و انعطاف پذیرتر افزایش می دهد. علاوه بر این، بیشتر پلیمر ها می توانند با هزینه کم سنتز شوند یا از زیست توده استخراج شوند و حتی بازیافت شوند. این در حالی است که فلزات معدنی در دسترس، محدود هستند و می توانند برای محیط زیست مضر باشند.
یک مطالعه در سال ۲۰۰۹، ایمنی پلیمر رادیکال هیدروفیل را مورد بررسی قرار داد و دریافت که یک باتری پلیمر رادیکال با یک الکترولیت آبی، غیرسمی و از لحاظ شیمیایی پایدار و غیر انفجاری است. و در نتیجه جایگزینی ایمن تر در مقایسه با باتری های مبتنی بر فلز است. الکترولیت های آبی گزینه ایمن تری نسبت به الکترولیت های آلی هستند که می توانند سمی باشند و اسید HF را تشکیل دهند. واکنش اکسایش یک الکترون در یک الکترود پلیمری رادیکال در هنگام شارژ، گرمای کمی تولید می کند و بنابراین خطر افزایش حرارت را کاهش می دهد. برای درک کامل ایمنی درباره ی همه الکترود های پلیمری، مطالعات بیشتری لازم است.