1. Flydende elektrolyt
The selection of electrolytes has a significant impact on the functionality of lithium-ion batteries. It is necessary to have good chemical stability, especially in high potential and temperature environments where differentiation is not easily occurring. It has a high ion conductivity (>10-3S/cm), og det er nødvendigt at være inert og ikke korrodere katode- og anodedata. På grund af lithium-ion-batteriers høje lade- og afladningspotentiale og tilstedeværelsen af kemisk aktivt lithium indlejret i anodematerialet, er det nødvendigt at vælge organiske forbindelser som elektrolytter i stedet for at indeholde vand. Men den ioniske ledningsevne af organiske forbindelser er ikke god, så opløselige ledende salte skal tilsættes i organiske opløsningsmidler for at forbedre den ioniske ledningsevne. I dag bruger lithium-ion-batterier hovedsageligt flydende elektrolytter, med vandfri organiske opløsningsmidler som EC, PC, DMC, DEC, og bruger for det meste blandede opløsningsmidler som EC/DMC og PC/DMC. Ledende salte omfatter LiClO4, LiPF6, LiBF6, LiAsF6 osv. Deres ledningsevne er i størrelsesordenen LiAsF6, LiPF6, LiClO4 og LiBF6. LiClO4 er generelt begrænset til eksperimentelle diskussioner på grund af dets høje oxidationsmodstand og sikkerhedsproblemer såsom eksplosion; LiAsF6 har en høj ionledningsevne, er let at rense og har god stabilitet, men indeholder giftig As, hvilket begrænser dets anvendelse; LiBF6 har dårlig kemisk og termisk stabilitet og lav ledningsevne. Selvom LiPF6 gennemgår differentieringsreaktioner, har det en høj ionledningsevne. Derfor bruges LiPF6 nu hovedsageligt i lithium-ion-batterier. De fleste af de elektrolytter, der bruges i kommercielle lithium-ion-batterier, bruger i dag LiPF6 EC/DMC, som har høj ionledningsevne og god elektrokemisk stabilitet.
2. Fast elektrolyt
Den direkte brug af metallisk lithium som anodemateriale har en høj reversibel kapacitet med en teoretisk kapacitet på op til 3862mAh · g-1, hvilket er mere end ti gange så meget som grafitmateriale, og dets pris er også relativt lav. Det anses for at være det mest attraktive anodemateriale til den nye generation af lithium-ion-batterier, men dendrit-lithium kan forekomme. Valg af faste elektrolytter som ionledning kan hæmme væksten af dendritisk lithium, hvilket gør det muligt for metallisk lithium at blive brugt som anodemateriale. Derudover kan brugen af faste elektrolytter forhindre defekten ved lækage af flydende elektrolyt, og batteriet kan også laves om til et tyndere (kun tykkelse 0.1 mm), højere energitæthed og mindre højenergibatteri. Skadetest har vist, at solid-state lithium-ion-batterier har høje sikkerhedsfunktioner. Efter skadestest såsom punktering, opvarmning (200 grader), kortslutning og overopladning (600 procent), kan flydende elektrolyt-lithium-ion-batterier opleve sikkerhedsproblemer såsom lækage og eksplosion. Solid state-batterier har ingen andre sikkerhedsproblemer bortset fra en lille stigning i den interne temperatur ("20 grader"). Faste polymerelektrolytter har god fleksibilitet, filmdannende egenskaber, stabilitet og lavere omkostninger. De kan bruges som separatorer mellem positive og negative elektroder og som elektrolytter til ionoverførsel.
Fast polymerelektrolyt kan generelt opdeles i tør fast polymerelektrolyt (SPE) og gelpolymerelektrolyt (GPE). SPE faste polymerelektrolytter er primært baseret på polyethylenoxid (PEO), som har en lav ionledningsevne og kun kan nå 10-40cm ved 100 grader. I SPE forekommer ionledning primært i det amorfe område ved at udnytte bevægelsen af polymerkæder til overførsel og migration. Den simple krystallisation af PEO skyldes den høje regelmæssighed af dets molekylære kæder, og krystallisation vil mindske ionledningsevnen. For at forbedre ionledningsevnen kan det derfor på den ene side opnås ved at reducere polymerens krystallinitet og forbedre mobiliteten af kæden, og på den anden side kan det opnås ved at øge opløseligheden af ledende salte i polymeren. Anvendelsen af podning, blokering, tværbinding, copolymerisation og andre midler til at beskadige krystallisationsfunktionen af polymerer kan forbedre deres ioniske ledningsevne betydeligt. Derudover kan deltagelse i uorganiske kompositsalte også forbedre ionledningsevnen. Opløseligheden af ledende salte kan forbedres væsentligt ved at tilføje flydende organiske opløsningsmidler såsom PC med høj dielektrisk konstant og lav relativ molekylvægt i fast polymerelektrolyt. Den dannede elektrolyt er GPE gelpolymerelektrolyt, som har høj ionisk ledningsevne ved stuetemperatur, men vil svigte på grund af væskeseparation under drift. Gel polymer lithium-ion batterier er blevet kommercialiseret.