Elektrolyte sind ionenleitende Medien, die den Ladungstransport zwischen Elektroden in elektrochemischen Systemen ermöglichen, während sie idealerweise elektronisch isolierend bleiben. Sie bilden eine zentrale Funktionskomponente in Batterien, Brennstoffzellen, Elektrolyseuren, Superkondensatoren und Sensoren.

Grundlegend unterscheidet man wässrige Elektrolyte, nicht-wässrige (organische) Elektrolyte, schmelzflüssige Elektrolyte und Festkörperelektrolyte. Wässrige Systeme bieten hohe Ionenleitfähigkeit, sind jedoch durch das elektrochemische Stabilitätsfenster von Wasser limitiert. Organische Elektrolyte erweitern dieses Spannungsfenster und sind daher in Li-Ionen-Batterien etabliert, bringen aber Sicherheitsrisiken (Entflammbarkeit, Zersetzungsprodukte) mit sich.

Festkörperelektrolyte werden in keramische Elektrolyte (z.B. Oxidionenleiter, NaSICON-Typ-Natriumleiter), Sulfid-Festelektrolyte mit sehr hoher Ionenleitfähigkeit und Polymerelektrolyte unterteilt. Feste Polymerelektrolyte und hybride Elektrolyte (Kombination aus keramischen und polymeren Phasen oder flüssigen Anteilen) versuchen, die hohe Leitfähigkeit anorganischer Phasen mit der Prozessierbarkeit und Grenzflächenanpassung von Polymeren zu verbinden.

Für das Design von Elektrolyten sind folgende Parameter entscheidend: Ionenleitfähigkeit und Transportszahl, elektrochemisches Stabilitätsfenster, chemische und thermische Stabilität, Grenzflächenkompatibilität zu Elektroden (SEI/CEI-Bildung bei Batterien), mechanische Eigenschaften (insbesondere in Festkörpersystemen) sowie Sicherheit und Umweltverträglichkeit. Aktuelle Forschung konzentriert sich auf die Reduktion von Grenzflächenwiderständen, die Unterdrückung von Dendritenwachstum und die Entwicklung kostengünstiger, skalierbarer Elektrolytmaterialien.