锂电池的负极材料主要分为碳基材料和非碳基材料,碳基材料包括天然石墨阴极、人造石墨阴极等。非碳基材料主要分为硅基材料和复合材料。目前，碳基材料如人造石墨是电池负极的主要材料，占负极材料市场份额的95%。

然而，在这个阶段，石墨阳极材料接近其理论比容量极限372mAh/g，并且需要更高的比容量阳极材料。硅阳极有望显著提高能量密度和电池性能。硅阳极材料是将纳米硅与其他材料混合，然后经过表面处理、烧结、粉碎、筛分和消磁而制成的。
目前商业应用的比容量达到450mAh/g，成本低廉。但由于循环寿命较差，主要用于3C数码领域。如果要用于新能源汽车领域，还需要进一步提高电池性能。
尽管阳极中使用的硅材料的量少于5%，但由于其固有的体积膨胀和由此产生的稳定性和循环寿命问题，很难将其用作添加剂。但硅阳极的技术在过去10-15年间稳步提升，使得电池在阳极使用5-100%的硅，可以进一步提高电池性能。
未来的锂离子电池可能会使用目前市场上类似的正极材料。LNMO或与LFP有关的LMFP可以被视为一个例外。虽然它们都不会提高能量密度，但它们在高电池性能和低成本之间提供了不同的权衡。富含锂和锰的NMC正极可以适度提高电池性能，但其商业化发展有限且缓慢。
阴极材料的改进通常是渐进的。相反，阴极技术和创新的最大变化可能来自于它们的合成方法。目前的合成技术需要保持相对较长时间(数天)的高温，还需要使用大量的试剂和水，导致制造成本高，对环境影响大。