全固体電池を実現するため、固体中の高速リチウム拡散の機構を解明することが求められている。我々はTOF-SIMSやNMRを用いた新技術により、電池材料中のリチウムイオンの拡散係数を計測している。固体電解質に関しては、6Li同位体をイオン交換法により固体中に拡散させ、同位体比のプロファイルから拡散係数を得ることができる。イオン伝導度と比較して、ハーベン比から拡散機構を議論することが可能となる。混合伝導体であるコバルト酸リチウム（LiCoO2）等の正極薄膜を利用した同位体拡散測定も可能である。この手法により、LiCoO2の空孔拡散機構や、アンチサイト欠陥を利用した拡散機構が確かめられた。

パルスレーザー堆積（PLD）法により、薄膜型の全固体電池を作製している。モデル界面を利用した解析、高電位正極の作製などに利用している。薄膜電池を利用したその場ラマン分光測定では、LixMn2O4 (0 < x < 1)の充放電にともなうスペクトル変化が明瞭に観測された。固体電解質としてはリン酸リチウムやホウ酸リチウムなどの薄膜化が可能である。その他に、多結晶や単結晶の固体電解質を利用したパルス磁場勾配NMR法による拡散係数測定も行っている。