鋰離子電池負極材料以石墨類材料為主,主要包括人造石墨、天然石墨、軟/硬碳和中間相碳微球、鈦酸鋰；正在研究中的負極材料有鈦氧化物、錫與碳的復合物、硅的復合物，碳納米管、石墨新型材料。
天然石墨的資源豐富、成本低，自身的片層結構可以實現鋰離子的可逆脫嵌；人造石墨制備技術成熟，且制備過程中二次粒子的隨機排列形成的孔隙結構有利于電解液的滲透和鋰離子的擴散，提高電池的充放電能力且循環性能良好，在目前的負極生產中占有大比例優勢；中間相碳微球為球性片層顆粒，循環性能較好，電極密度高，但容量較低、制造成本高；軟碳材料雖然有較高容量值，但其快的衰減速度造成實際應用的障礙；硬碳材料較易制備，循環壽命較高，已獲得部分實際應用。
鈦酸鋰負極材料功率特性高、安全性、結構穩定性好、可快速充放電、具有良好的循環性能，高低溫性能優異，在鋰離子嵌入或脫出的過程中，材料的體積幾乎不發生變化，不與電解液發生反應，具有很高的安全性，很有可能成為新一代鋰離子動力電池負極材料的主要發展方向；但是成本高、能量密度、電導率低，且工藝技術不成熟。
碳硅復合材料可以有效改善硅負極循環性能，緩解循環過程中電極的體積膨脹；氧化釩負極材料能量效率高，循環性能優異，容量衰減少；過渡金屬氧化物負極因其高的理論容量而受到日益關注，但在放電過程中由于生成低密度的氧化鋰會造成電極體積的膨脹，使電池容量發生衰減。四氧化三鐵（Fe3O4）因其較好的電導率、循環穩定性在過渡金屬氧化物負極材料中引起廣泛的關注，材料理論容量高、資源豐富且安全無毒；Li3V2(PO4)3 負極材料具有優良的容量穩定性及低溫性能。