原为物理所四室的研究组，1979年前从事非线性光学晶体生长研究。从1979年开始研究方向改为快离子导体, 成为物理所的第十五室。主要研究晶态快离子导体如锗酸锌锂和硅钒酸锂。其后改称为固体离子学实验室，并沿用至今。研究内容逐渐扩展，除晶态材料外，还研究非晶态和聚合物，体材料和薄膜材料，氧化物和硫化物。除对氧离子导体有少量研究外，主要对象是锂离子导体和锂离子/电子混合导体。应用目标是锂二次电池、微型电池、固体氧化物燃料电池、传感器和电致变色器件。主持并承担中科院《六五》、《七五》和《八五》重点课题以及主持并承担《七五》国家863高技术储能材料专题(锂二次电池及相关材料，主要研究混合相聚合物电解质和钒氧化物正极材料以及在聚合物锂电池中的应用。
从1986年秋冬开始，部分人员开展氧化物高温超导材料研究，先后研制出Tc=48.6K的氧化物超导体，是当时的世界纪录。发现了液氮温区的超导迹象，在此基础上并于1987年3月初发现Tc=92.8K的YbaCuO超导体并率先公布了成分。
从二十世纪九十年代在促进锂离子电池产业化的同时，研究方向逐渐扩展为凝聚态物质中离子和电子的输运性质及其在新能源器件中的应用。
目前基础研究集中在纳米尺度体相和界面的离子与电子的混合输运研究（纳米离子学）；离子输运对材料表面，界面和体相晶体结构与电子结构的影响；功能纳米材料(纳米颗粒、 纳米线、纳米管、纳米薄膜和人工纳米结构)的可控制备、表征和物理性质以及电化学特性。近年來的研究内容包括：磷酸盐材料离子电子输运行为的研究，纳米合金，纳米炭管， 纳米孔硬碳球储锂特性; 纳米氧化物、氟化物和硫化物在异相嵌锂和脱锂过程中物相、微结构和表面结构的变化; 不同类型的纳米颗粒与液体电解质溶液或聚合物电解质的相互作用; 储锂材料的表面纳米包覆层对体材料相变和电化学性能的影响；稀土纳米氧化物中氧离子的传导特性等。同时，开展对储能材料的第一性原理计算和分子动力学研究、新型快离子导体以及纳米复合功能材料研究。
应用研究主要集中在新能源器件。包括相关物理化学过程，材料设计、合成，表征及其物理和电化学性能；器件设计，控制与优化。目前承担多项国家级重点项目，锂离子电池相关新材料产业化；高能量，高功率，长寿命，高安全性，宽温度范围的高性能锂离子电池研制与产业化以及其它新能源器件研发。
