1. Tekutý 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), a je nutné být inertní a nekorodovat data katody a anody. Vzhledem k vysokému nabíjecímu a vybíjecímu potenciálu lithium-iontových baterií a přítomnosti chemicky aktivního lithia zabudovaného v materiálu anody je nutné jako elektrolyty volit organické sloučeniny namísto obsahu vody. Ale iontová vodivost organických sloučenin není dobrá, takže rozpustné vodivé soli je třeba přidat v organických rozpouštědlech, aby se zlepšila iontová vodivost. V současné době lithium-iontové baterie používají hlavně tekuté elektrolyty s bezvodými organickými rozpouštědly, jako jsou EC, PC, DMC, DEC, a většinou používají směsná rozpouštědla, jako jsou EC/DMC a PC/DMC. Mezi vodivé soli patří LiClO4, LiPF6, LiBF6, LiAsF6 atd. Jejich vodivost je v řádu LiAsF6, LiPF6, LiClO4 a LiBF6. LiClO4 je obecně omezen na experimentální diskuse kvůli jeho vysoké odolnosti proti oxidaci a bezpečnostním problémům, jako je exploze; LiAsF6 má vysokou iontovou vodivost, snadno se čistí a má dobrou stabilitu, ale obsahuje toxický As, což omezuje jeho použití; LiBF6 má špatnou chemickou a tepelnou stabilitu a nízkou vodivost. Přestože LiPF6 prochází diferenciačními reakcemi, má vysokou iontovou vodivost. Proto se LiPF6 nyní používá hlavně v lithium-iontových bateriích. Většina elektrolytů používaných v dnešních komerčních lithium-iontových bateriích používá LiPF6 EC/DMC, který má vysokou iontovou vodivost a dobrou elektrochemickou stabilitu.
2. Pevný elektrolyt
Přímé použití kovového lithia jako anodového materiálu má vysokou reverzibilní kapacitu, s teoretickou kapacitou až 3862mAh · g-1, což je více než desetinásobek grafitového materiálu, a jeho cena je také relativně nízká. Je považován za nejatraktivnější anodový materiál pro novou generaci lithium-iontových baterií, ale může se vyskytovat dendrit lithium. Volba pevných elektrolytů jako iontového vedení může inhibovat růst dendritického lithia, což umožňuje použití kovového lithia jako materiálu anody. Kromě toho může použití pevných elektrolytů zabránit defektu úniku tekutého elektrolytu a baterii lze také vyrobit tenčí (tloušťka pouze 0,1 mm), vyšší hustota energie a menší vysokoenergetická baterie. Testy poškození ukázaly, že polovodičové lithium-iontové baterie mají vysoké bezpečnostní funkce. Po testech poškození, jako je proražení, zahřátí (200 stupňů), zkrat a přebití (600 procent), mohou lithium-iontové baterie s tekutým elektrolytem zaznamenat bezpečnostní problémy, jako je únik a exploze, polovodičové baterie nemají žádné další bezpečnostní problémy kromě mírného zvýšení vnitřní teploty ("20 stupňů"). Pevné polymerní elektrolyty mají dobrou flexibilitu, filmotvorné vlastnosti, stabilitu a nižší náklady. Mohou být použity jako separátory mezi kladnými a zápornými elektrodami a jako elektrolyty pro přenos iontů.
Pevný polymerní elektrolyt lze obecně rozdělit na suchý pevný polymerní elektrolyt (SPE) a gelový polymerní elektrolyt (GPE). Pevné polymerní elektrolyty SPE jsou primárně založeny na polyethylenoxidu (PEO), který má nízkou iontovou vodivost a může dosáhnout pouze 10-40 cm při 100 stupních . V SPE se vedení iontů primárně vyskytuje v amorfní oblasti, využívající pohyb polymerních řetězců pro přenos a migraci. Jednoduchá krystalizace PEO je způsobena vysokou pravidelností jeho molekulárních řetězců a krystalizace sníží iontovou vodivost. Za účelem zlepšení iontové vodivosti jej lze tedy na jedné straně dosáhnout snížením krystalinity polymeru a zlepšením pohyblivosti řetězce a na druhé straně toho lze dosáhnout zvýšením rozpustnosti vodivých solí v polymeru. Použití roubování, blokování, síťování, kopolymerizace a dalších prostředků k poškození krystalizační funkce polymerů může výrazně zlepšit jejich iontovou vodivost. Kromě toho může účast na anorganických kompozitních solích také zlepšit iontovou vodivost. Rozpustnost vodivých solí lze výrazně zlepšit přidáním kapalných organických rozpouštědel, jako je PC s vysokou dielektrickou konstantou a nízkou relativní molekulovou hmotností v pevném polymerním elektrolytu. Vytvořený elektrolyt je GPE gelový polymerní elektrolyt, který má vysokou iontovou vodivost při pokojové teplotě, ale selže kvůli separaci kapaliny během provozu. Gel-polymerové lithium-iontové baterie byly komerčně dostupné.