1. Tekući elektrolit
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), a potrebno je biti inertan i ne nagrizati podatke katode i anode. Zbog visokog potencijala punjenja i pražnjenja litij-ionskih baterija i prisutnosti kemijski aktivnog litija ugrađenog u materijal anode, potrebno je odabrati organske spojeve kao elektrolite umjesto da sadrže vodu. Ali ionska vodljivost organskih spojeva nije dobra, pa je potrebno dodati topljive vodljive soli u organska otapala kako bi se poboljšala ionska vodljivost. Danas litij-ionske baterije uglavnom koriste tekuće elektrolite, s bezvodnim organskim otapalima kao što su EC, PC, DMC, DEC, a uglavnom koriste miješana otapala kao što su EC/DMC i PC/DMC. Vodljive soli uključuju LiClO4, LiPF6, LiBF6, LiAsF6, itd. Njihova vodljivost je u redoslijedu LiAsF6, LiPF6, LiClO4 i LiBF6. LiClO4 općenito je ograničen na eksperimentalne rasprave zbog svoje visoke otpornosti na oksidaciju i sigurnosnih problema kao što je eksplozija; LiAsF6 ima visoku ionsku vodljivost, lako se pročišćava i ima dobru stabilnost, ali sadrži toksični As, što ograničava njegovu upotrebu; LiBF6 ima lošu kemijsku i toplinsku stabilnost te nisku vodljivost. Iako LiPF6 prolazi kroz reakcije diferencijacije, ima visoku ionsku vodljivost. Stoga se LiPF6 sada uglavnom koristi u litij-ionskim baterijama. Većina elektrolita koji se danas koriste u komercijalnim litij-ionskim baterijama koriste LiPF6 EC/DMC, koji ima visoku ionsku vodljivost i dobru elektrokemijsku stabilnost.
2. Čvrsti elektrolit
Izravna uporaba metalnog litija kao anodnog materijala ima visok reverzibilni kapacitet, s teoretskim kapacitetom do 3862 mAh · g-1, što je više od deset puta više od grafitnog materijala, a cijena mu je također relativno niska. Smatra se najatraktivnijim anodnim materijalom za novu generaciju litij-ionskih baterija, no može se pojaviti dendritni litij. Odabir čvrstih elektrolita jer ionska vodljivost može inhibirati rast dendritskog litija, što omogućuje upotrebu metalnog litija kao anodnog materijala. Osim toga, upotreba krutih elektrolita može spriječiti nedostatak curenja tekućeg elektrolita, a baterija se također može napraviti u tanju (debljine samo 0.1mm), veću gustoću energije i manju bateriju visoke energije. Ispitivanja oštećenja pokazala su da čvrste litij-ionske baterije imaju visoke sigurnosne funkcije. Nakon testova oštećenja kao što su probijanje, zagrijavanje (200 stupnjeva), kratki spoj i prekomjerno punjenje (600 posto), litij-ionske baterije s tekućim elektrolitom mogu imati sigurnosnih problema kao što su curenje i eksplozija. Solid state baterije nemaju drugih sigurnosnih problema osim blagog povećanja unutarnje temperature ("20 stupnjeva "). Čvrsti polimerni elektroliti imaju dobru fleksibilnost, svojstva stvaranja filma, stabilnost i karakteristike niže cijene. Mogu se koristiti kao separatori između pozitivnih i negativnih elektroda i kao elektroliti za prijenos iona.
Čvrsti polimerni elektrolit može se općenito podijeliti na suhi čvrsti polimerni elektrolit (SPE) i gel polimerni elektrolit (GPE). Čvrsti polimerni elektroliti SPE primarno se temelje na polietilen oksidu (PEO), koji ima nisku ionsku vodljivost i može doseći samo 10-40 cm na 100 stupnjeva. U SPE, ionska kondukcija se prvenstveno događa u amorfnom području, koristeći kretanje polimernih lanaca za prijenos i migraciju. Jednostavna kristalizacija PEO je posljedica visoke pravilnosti njegovih molekularnih lanaca, a kristalizacija će smanjiti vodljivost iona. Dakle, kako bi se poboljšala vodljivost iona, s jedne strane, to se može postići smanjenjem kristalnosti polimera i poboljšanjem pokretljivosti lanca, a s druge strane, to se može postići povećanjem topljivosti vodljivih soli u polimeru. Korištenje cijepljenja, blokiranja, umrežavanja, kopolimerizacije i drugih načina za oštećenje funkcije kristalizacije polimera može značajno poboljšati njihovu ionsku vodljivost. Osim toga, sudjelovanje u anorganskim kompozitnim solima također može poboljšati ionsku vodljivost. Topivost vodljivih soli može se znatno poboljšati dodavanjem tekućih organskih otapala kao što je PC s visokom dielektričnom konstantom i niskom relativnom molekularnom težinom u krutom polimernom elektrolitu. Nastali elektrolit je GPE gel polimerni elektrolit, koji ima visoku ionsku vodljivost na sobnoj temperaturi, ali neće uspjeti zbog odvajanja tekućine tijekom rada. Gel polimer litij-ionske baterije su komercijalizirane.