大多數能夠膜化的高電位材料均可用于固態化鋰電薄膜正極材料。薄膜正極材料主要分為金屬氧化物，金屬硫化物和釩氧化物。
適合做正極材料的金屬化合物，多數已經在傳統鋰電池領域得到了應用，比如Li Mn2O4、Li Co O2、Li Co1/3Ni1/3Mn1/3O2、Li Ni O2、Li Fe PO4等。
金屬硫化物被用作鋰電池正極材料，包括TiS2、FeS2、SnS2 和 Cu S2等。其中，Ti S2 薄膜材料的能量密度達到了450 Wh kg-1，在嵌入和脫嵌鋰過程中擁有接近 100%的庫倫效率。
釩氧化物做正極材料，主要是指V2O5 ，無定形 V2O5 材料循環穩定性好，可逆容量高，是一種比較有研究潛力的材料。