鋰離子電池負極材料分為兩大類：碳材料和非碳質材料。碳材料負極進一步分類為天然石墨負極、人造石墨負極、中間相碳微球、軟炭負極、硬炭負極、碳納米管、石墨烯、碳纖維等;其他非碳負極材料重要分為硅基及其復合材料、氮化物負極、錫基材料、鈦酸鋰、合金材料等。

石墨是碳的一種，以其重量輕、容量大的特點，成為負電極材料的首選。特點：①導電性；②導熱性；③耐高溫性；④潤滑性；⑤化學穩(wěn)定性；⑥可塑性；⑦抗熱震性。

鈦酸鋰：鈦酸鋰被認為是比碳更安全、壽命更長的負極材料。鈦酸鋰負極具有快速充放電、循環(huán)次數(shù)多及安全性高等優(yōu)點。更高的安全性，鈦酸鋰獨特的物理性能使其具備傳統(tǒng)鋰離子電池所不具備的高安全特性。鈦酸鋰負極鋰離子電池壽命長，由于鈦酸鋰負極材料本身的結構穩(wěn)定，并且在充放電過程中保持電極結構穩(wěn)定，這使鋰離子電池的循環(huán)壽命極大地提高。

鈦酸鋰離子電池有著傳統(tǒng)鋰離子電池所不具備的優(yōu)異高低溫性能和快速充放電功能。由于鈦酸鋰負極材料結構穩(wěn)定，在低溫環(huán)境下各項電化學性能指標仍能保持常溫時的狀態(tài)

鋰金屬負極材料：金屬鋰是密度最小的堿金屬元素，作為鋰離子電池材料，其具有較低的氧化還原電位的同時又有較高的充放電比容量。

由于自身的缺點，只是被應用于特種航天和特種領域。雖然其比容量高、電位低、輸出電壓的能量密度都比較高，但是金屬鋰在充放電過程中體積的變化特別容易刺破隔膜，形成短路，有著嚴重的安全性問題

碳納米材料：具有比表面積、高導電性、化學穩(wěn)定性優(yōu)點，在新型鋰離子電池中具有潛在的應用。然而，碳納米材料單獨作為負極材料存在不可逆容量高、電壓滯后等缺點，與其他負極材料復合使用是目前比較實際的選擇。

硅：可與鋰形成Li4.4Si合金，理論儲鋰比容量高達4200mAh/g（超過石墨比容量的10倍）；硅的嵌鋰電位略高于石墨，在充電時難以形成鋰枝晶；硅與電解液反應活性低，不會發(fā)生有機溶劑的共嵌入現(xiàn)象。