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图1-8显示，在2005年18650电池容量达到2.55A·h，与1992年相比容量提高了三倍，目前达到3.0A·h以上，技术进步原因包括电池设计、正负极性能的不断改进，不过主要原因是电解液的改进。最初的电池负极是石油焦或者硬碳，它们的容量为150～200mA·h/g，后来由于新型电解液的开发允许采用低结晶度的石墨，其容量提高到250～280mA·h/g，再后来当成功开发与石墨材料兼容的电解液以后，开始采用高性能合成石墨作为负极，其容量达到320～360mA·h/g，电池充电电压也从4.1V提高到了4.4V。这里可以看出电解液的重要性。
图1-8 基于负极性能改进和充电电压提高，18650电池容量
锂离子电池的电解液分成液态和固态两种（胶体电解液基本上也属于固态）。对于固态和胶体电解液，习惯上称为胶体电解质或者固态电解质，严格讲称为胶体电解液和固态电解液更为合理，因为这种体系也包含溶剂和溶质，只是溶剂呈固态而已，不过，“固态电解液”的说法看起来有点奇怪。固态电解质的性质与液态的相差较大，这类材料的开发思路与通常的液态电解液完全不同，基本不能借鉴液态电解液的经验；胶体电解质，经常也被称为高分子电解质，与液态的性质比较接近，这类电解质的开发可以遵循、借鉴液态电解液的开发经验与思路。
锂离子电池对（液态）电解液的要求如下。
①熔点低，沸点高。这主要是针对溶剂而言的，目前对锂离子电池的性能要求越来越高，使用温度下限到-40℃甚至更低，温度上限到60℃甚至80℃。锂离子电池正极基本组成为LiM x X y ，其中M为一种或者数种过渡金属，X为O、F、S等元素，以O为主，负极以碳材料为主，各种添加成分包括导电碳、黏结剂，外加集流体、外壳等，所有这些组分中决定电池使用温度的最主要限制因素就是电解液，要保证电解液在使用温度范围内一直是液态。不过，有机溶剂液态温度范围的上限与下限通常都是同步变化的，沸点高的一般熔点也高，熔点低的一般沸点也低。关于溶剂温度范围，一般，高沸点对应高极性、高黏度、高冰点，而低的冰点对应高挥发、低沸点，宽的液态温度范围只能通过各种溶剂的混溶实现。一般讲，溶剂的极性越强，挥发性就越弱，熔沸点越高，溶解锂盐的能力越强。
②高离子导电性，低电子导电性。在整个使用温度范围，不仅要保持液态，而且还要具有高的离子导电性，同时，电子导电性必须尽可能小。高的离子导电性可以赋予电池大倍率能力，降低工作条件下的欧姆极化；低的电子导电性则是（电化学因素引起的）低自放电速度、高荷电保持能力的保证。为了达到每平方厘米数毫安的输出，电解质导电率不应小于1mS/cm。
③大的锂离子迁移数。电解液的导电能力是由锂离子和对应的负离子二者的移动共同完成的，液相中的锂离子要参与电化学反应，从一个电极中脱出来经过液相传输到对电极并嵌入到活性材料中或者是从活性材料中脱出来进入液相并传输到另一个电极并嵌入到活性材料中，因此在液相中存在着锂离子的浓度梯度，如果锂离子迁移数很小，那么液相中会形成明显的锂离子的浓度梯度，相应的浓差极化会增大，影响电池的电化学性能。大的锂离子迁移数可降低浓差极化，提高功率输出。对于通常的液态电解液体系，锂离子的迁移数在0.2～0.45之间，这是因为锂离子尺寸远小于其对离子的尺寸，导致锂离子的溶剂化程度远大于其对离子，EC、PC中与每个锂离子运动的有机溶剂的分子个数在1.5～2.0左右，而对离子的接近0。凝胶电解质的机械性能普遍不如纯SPE（固体聚合物电解质），它引入大量增塑剂和溶剂到聚合物基体中，很多聚合物电解质的锂离子迁移数小于0.5，这与锂离子被聚合物的官能团所捕获有关。原则上，聚电解质具有接近1的锂离子迁移数，不过，这类材料难加工，柔韧性不足，室温导电率小于10 -6 S/cm。
④化学窗口要大。化学窗口决定了电解液与电池内部所有组件的兼容性，当然，这个问题是两方面的，例如，可以要求电解液与正极的黏结剂兼容，反过来也可以要求黏结剂和电解液兼容，前者是针对特定的黏结剂开发匹配的电解液，后者是针对特定的电解液开发黏结剂。锂离子电池内部，只有电解液是与所有的组件/相相接触的，包括正极活性材料、负极活性材料、正负极的导电剂、正负极的黏结剂、正负极的集流体、隔膜、电池壳、安全阀等，这点反映了电解液的重要性（事实上，锂离子电池体系中，电解液是最重要的，它是锂离子电池性能的决定因素，只有电解液确定了，才能再考虑锂离子电池的其他组分/相），电解液必须与上述所有成分/相兼容，不能发生化学反应。
图1-9是电池的组件/相示意图，电解液与所有的组件/相接触，和所有组件/相都构成一个界面，从中可以看出电解液的重要性。
图1-9 锂电池相/组件示意图
⑤电化学窗口要大。电化学窗口决定了锂离子电池工作电压上限，电池工作电压与容量共同决定电池能量密度。此外，高的工作电压赋予电池高能量密度的可能的同时还赋予电池电能一个高的能量品质，对于3.6V以上的工作电压，电池电能的品质属于上等。电压大的另一个优点就是可以降低电池组中串联电池单体的数目，这对于电池组的安全性十分重要，因为串联单体个数越多，电池不一致性引起的安全问题越大。
电池电能的品质，可用热水降温释放热量来做比拟。假如水的比热容为 Q ，2g 50℃的水降温到0℃释放的热量是100 Q ；同样降温到0℃同样释放100 Q 的热量，1g 100℃的水具有的能量品质要高于前者，而100g 1℃的水降温到0℃，虽然也可以释放100 Q 的热量，但是其能量品质要差很多。
原则上希望电化学窗口小于化学窗口（如图1-10所示），如果正极或者负极工作电位超出电解液化学窗口，电解液要被氧化/被还原，理想情况是正极电子能量稍高于电解液的HOMO轨道，负极电子能量恰好低于电解液的LUMO轨道，也就是正极工作电压稍稍低于电化学窗口上限，而负极的略微高于电化学窗口的下限。电化学窗口在化学窗口范围内会十分明显地提高电解液/电极界面的稳定性，有利于循环的稳定性；事实上，商业化锂离子电池电解液的电化学窗口大于其化学窗口，这得益于电解液/电极界面有一层很薄的固体电解质界面，当然，这个固体电解质界面是亚稳态的，这在原则上决定了目前已经商业化的锂离子电池的循环寿命是不可能再有明显提高的（目前常用的LiPF 6 -系列锂离子电池电解液的化学窗口下限是1.4～1.5V左右，上限是4.0～4.3V范围，一般认为是4.2V；换个角度看的话，提高锂离子电池循环寿命最关键的是要从界面着手，构造稳定的界面结构）；Li 4 Ti 5 O 12 和LiFePO 4 之所以能够具有出色的循环寿命，除了其自身母相结构稳定以外，还得益于它们的工作电位都在电解液的化学窗口以内；处于化学窗口以外的正负极，因为亚稳态界面不停地消耗有效锂，循环中库仑效率低，电池的循环性能也就差。有时候，一个处于化学窗口以外的活性材料，在模拟电池条件下可以具有出色的循环性能，但是在成品电池中循环性能会很差，这是有效锂损失引起的，模拟电池中使用金属锂作为对电极，等效于排除了有效锂损失这个因素。
图1-10 电解液（电）化学窗口
一般，烷基碳酸酯的氧化电位大于酯类，酯类的又大于醚类。精细研究发现，一些溶剂在4V以下就可以在贵金属电极上被缓慢氧化。任何在1.4V以下工作的电极材料都会与溶剂发生反应产生SEI层，在1.5V以上工作的负极不受表面薄膜的影响，甚至不存在表面SEI结构。
高的电位窗口意味着溶液中的盐和溶剂也处于高的氧化态，这同时暗示着盐和溶剂对负极的反应活性就高。对于高活性负极需要低的溶剂和盐的氧化态，如醚、PEO，这反过来又限制正极，即电解液的上限与下限永远是矛盾的。
⑥可燃性低。锂离子电池中含有高氧化能力的正极、强还原能力的负极、易燃烧的电解液（电解液的溶剂是以C、H、O三种元素为主组成的，具有可燃性），因此，将锂离子电池看成一个炸弹是一点不过分的，对新型锂电池的电解液可燃性提出更高要求是必然的趋势。主体溶剂主要成分是C、H、O三元素，无论何种结构、何种分子式，毫无疑问都具有很高的燃烧性，这是本征特征，因此降低可燃性的主要工作是开发阻燃剂、开发凝胶电解质体系。阻燃剂主要是一些磷含量比较高的有机化合物。针对由C、H、O三元素组成的溶剂，可以采取氟化处理降低其可燃性，即用F取代其中的H，将溶剂的元素组成全部或者部分转变成C、F、O三元素体系。
⑦价格低，成本低。
⑧低污染、低毒性。这方面的努力，目前来看，只能实现“尽可能毒性小一些”的目标。
如果是凝胶电解液或者是有机固态电解质，还要求机械稳定性强、抗刺穿强度大等。事实上，上述很多要求是相互矛盾的，例如前边提到的沸点与熔点的矛盾。
郑洪河等对各种电解质体系的性质做了简单的比较（略有补充），如表1-1所示，其中聚电解质属于固体聚合物电解质大类中，不过因为有其特殊之处，所以单独列出。
表1-1 各种电解质体系的性质比较
从某种角度来说，电解液的研究比较简单，因为常规检测手段比较简单，从电化学角度看主要采用恒电位、循环伏安等技术检测电化学稳定窗口、与锂电池各个相/组件的兼容性。具体来讲，主要测量溶剂、溶质以及由这些溶剂和溶质配成的溶液（电解液），与正极、负极的兼容性，与正极和负极形成界面的稳定性，是否和正负极集流体铝箔、铜箔兼容，是否与电池壳体兼容，是否与导电剂，黏结剂兼容，其他还包括安全性方面的考虑，以及其他和电解液相关的物理化学参数（熔点、沸点、燃点等）；可以是理论上的仿真模拟来预测，也可以是实验检测分析。盲目一点的，就是针对任意溶剂与锂盐溶质构成的电解液体系进行上述各项考察、测试，理性一点的，需要考虑锂盐与溶剂之间的化学反应可能性、溶剂混合与配比、锂盐的氧化还原稳定性等。电解液研究中经验或许比理论要重要得多。
电解液的配方，很大程度上取决于实践经验，理论对实验的指导能力严重不足，并且在可预见的将来，理论也基本是“无能为力”的，这种情况造成锂电行业中一种常见的情况就是在锂电电解液领域“工程师”的作用远高于“教授”，又因为锂电的电解液在锂全电池中的绝对重要地位，使得出现“懂电解液者才算真正懂锂电池”类似现象也就不奇怪了。