正極材料決定了鋰離子電池的重要性質，如能量密度、循環穩定性、安全性等。正極材料目前重要包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等。目前來看，鋰離子電池正極遵循著從二元材料向三元材料的發展趨勢。

鋰離子電池的負極是由負極活性物質碳材料或非碳材料、粘合劑和添加劑混合制成糊狀膠合劑均勻涂抹在銅箔兩側，經干燥、滾壓而成。鋰離子電池能否成功地制成，關鍵在于能否制備出可逆地脫/嵌鋰離子的負極材料，目前已實際用于鋰離子電池的負極材料一般都是碳素材料。

隔膜是電解反應時，用以將正負兩極分開防止在電解池中直接反應損失能量的一層薄膜。鋰離子電池的結構中，隔膜是關鍵的內層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環以及安全性能等特性，性能優異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的用途。

電解液是鋰離子電池中是作為帶動鋰離子流動的載體，對鋰離子電池的運行和安全性具有舉足輕重的用途。鋰離子電池的工作原理也就是其充放電的過程，表現為鋰離子在正負極之間的穿梭，而電解液正是鋰離子流動的介質。

目前我國在四大關鍵材料領域中，正極材料、負極材料和電解液都已逐步自給，只有隔膜材料還高度依賴進口，但是發展速度也非常快。