有機溶劑是鋰離子電池電解液的主體部分，與電解液的性能密切相關，一般用高介電常數溶劑與低粘度溶劑混合使用。鋰離子電池對溶劑的要求有安全性、氧化穩定性、與負極的相容性、導電性等，總體要求溶劑具有較高的介電常數、較低的粘度等特點。

鋰離子電池電解液中常用的溶劑有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等，一般不使用碳酸丙烯酯(PC)、乙二醇二甲醚(DME)等重要用于鋰一次電池的溶劑。PC用于二次電池，與鋰離子電池的石墨負極相容性很差，充放電過程中，PC在石墨負極表面發生分解，同時引起石墨層的剝落，造成鋰離子電池的循環性能下降。

鋰離子電池電解液有機溶劑在使用前必須嚴格控制質量，如要求純度在99.9%以上，水分含量必須達到10*l0-6以下。溶劑的純度與穩定電壓之間有密切聯系純度達標的有機溶劑的氧化電位在5V左右，有機溶劑的氧化電位關于研究防止電池過充、安全性有很大意義。嚴格控制有機溶劑的水分，關于配制合格鋰離子電池電解液有著決定性影響。

在傳統電池中，電解液均采用以水為溶劑的電解液體系。但是，由于水的理論分解電壓只有1.23V，即使考慮到氫或氧的過電位，以水為溶劑的電解液體系的電池的電壓最高也只有2V左右。