全固態薄膜鋰電池的負極薄膜目前多采用金屬鋰薄膜。
金屬鋰具有電位低、比容量高等優點，而其安全性差、充放電形變大的缺點由于薄膜電極很薄而近于忽略，但考慮到全固態薄膜鋰電池未來在微電子方面的用途，采用鋰薄膜作為負極不能耐受回流焊的加熱溫度（鋰熔點l80.5℃，回流焊溫度245℃），因此，薄膜鋰電池的研究工作者們對于新型負極也進行了很多研究。
錫基材料具有較高的熔點，能夠承受回流焊的溫度，且制備環境要求低，是目前研究較多的薄膜負極之一。SnO3薄膜負極，其具有較高的首次放電容量，但第二循環就衰減到29%，該負極初始比容量達100uAh/cm2，但衰減很快，100次循環后只能保持3uAh/cm2。這可能是由于制成薄膜電極后，電極不能對錫氧化物的收縮和團聚進行有效抑制造成的。
硅具有高達4200mAh/g（LioSi）的理論比容量，因此，硅基負極薄膜的研究一直是薄膜負極研究的熱點之一。采用電子束蒸發的方式，以Co和Si靶制備出了CoSie和CoSib2兩種硅合金薄膜，均顯示出了良好的電化學性能，但合金中的Si導致循環后容量有一定的衰減。采用脈沖激光沉積的方法制備了MgsSi薄膜負極，在0.1~1V（vs.Li）范圍內該薄膜電極比容量達到2000mAh/g，并且超過l00次循環后無明顯衰減，同時，他們還發現硅合金負極的厚度影響了其循環性能，Mg.Si薄膜負極厚度30nm時，其循環性能最好。