简单的讲，锂离子电池的组成主要包括正极、负极、电解质与隔膜4 个部分。正极材料通常是一种嵌入化合物( intercalation compound) ，在外界电场作用下化合物中的锂可在晶体中可逆脱出和嵌入;负极材料一般是层状结构的碳材料;常见电解质为溶解有可溶锂盐( 如LiPF6) 的有机碳酸酯溶液。
电池的充放电过程就是Li+ 在正负电极材料之间可逆地嵌入与脱嵌的过程。在充电时正极材料中的Li + 脱离正极，进入电解液，通过隔膜向负极方向迁移，在负极上捕获电子被还原，并存贮在具有层状结构的石墨中;放电时，负极中的锂会失去电子而成为Li + ，进入电解液，穿过隔膜向正极方向迁移，并存贮在正极材料中。由于充放电过程中锂离子是在正负极之间来回迁移，所以锂离子电池早期也被称为“摇椅电池”(rocking chair battery)。
理想的正极材料应具有以下品质:电位高、比容量高、密度大( 包括振实密度，压实密度)、安全性好、低温性能好、倍率性能佳和长寿命等。理想的负极材料应具有电位低、比容量高、密度大(包括振实密度、压实密度)、安全性好、低温性能好、倍率性能佳、长寿命和能量效率高(排除转化反应机理过渡金属氧化物，如CoO，CuO等) 等优良品质。
正极材料中LiCoO2是目前应用最为广泛的锂离子电池正极材料，1991 年SONY 公司率先推出的第一种商品锂离子电池正极材料就是LiCoO2。由于其在电压稳定性、可逆性、充放电效率等方面具有优良性能，再加上全球手机、数码产品、电动玩具等市场迅速发展，LiCoO2一直保持着强劲的发展势头。但由于原料Co成本很高，LiCoO2比容量较低(138mAh/g) ，且对环境有一定的污染，使得其必然会被新型的正极材料所取代。
LiMn2O4具有价格低廉和安全性好等优点，但由于Mn3 +存在Jahn-Teller畸变效应，且Mn2+ 会溶于电解液等因素，使得其循环性能差，容量衰减严重，限制了应用。
LiFePO4与Li3V2(PO4)3是近年来最得到人们广泛关注的两种锂离子电池正极材料，LiFePO4主要特点是原料成本低，安全性高，无污染，循环寿命长。而Li3V2(PO4)3主要特点是比容量高，电位高。
此外还有LiNi0.5Mn1.5O4材料，其主要特点是电位高(4.7V vs Li) ，能量密度高。
负极材料中石墨是应用最广泛的电极材料，它的特点是电位低(0—0.2V vs Li) ;Li4Ti5O12主要优点是循环性能好，安全性高，但作为负极材料，较高的电位(1.5V vs Li) 降低了它的能量密度;Si材料的特点在于比容量高(4200mAh/g) ，但较差的循环性影响了其使用。
以上几种电极材料各有优缺点，为了提高其电化学性能，我们需要对其进行各种修饰改性，处理方法不同得到的电极材料电化学性能也有所不同，包括新型制备方法的研究，碳包覆，金属掺杂等多种手段都被用于电极材料的改性研究。此外还有多种正负极材料正在研究探索中，下面我们将主要对几种新型电极材料做具体介绍。
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