正极材料决定了锂离子电池的重要性质，如能量密度、循环稳定性、安全性等。正极材料目前重要包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等。目前来看，锂离子电池正极遵循着从二元材料向三元材料的发展趋势。
锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧，经干燥、滚压而成。锂离子电池能否成功地制成，关键在于能否制备出可逆地脱/嵌锂离子的负极材料，目前已实际用于锂离子电池的负极材料一般都是碳素材料。
隔膜是电解反应时，用以将正负两极分开防止在电解池中直接反应损失能量的一层薄膜。锂离子电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的用途。
电解液是锂离子电池中是作为带动锂离子流动的载体，对锂离子电池的运行和安全性具有举足轻重的用途。锂离子电池的工作原理也就是其充放电的过程，表现为锂离子在正负极之间的穿梭，而电解液正是锂离子流动的介质。
目前我国在四大关键材料领域中，正极材料、负极材料和电解液都已逐步自给，只有隔膜材料还高度依赖进口，但是发展速度也非常快。
