锂离子电池通常以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。作为负极的碳呈现层状结构，有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌入到碳层的层状结构以及微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。当对电池进行放电时（即使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回到正极，回到正极的锂离子越多，放电容量越高。锂离子电池主要由正极材料、负极材料、电解液和电池隔膜四部分组成。负极材料主要影响锂离子电池的首次效率、循环性能等，是锂离子电池最重要的原材料构成之一，占锂离子电池总成本的 10%左右，通常小于 15%。 硅基负极材料属于目前各大负极材料厂商重点研究的对象，是未来最可能大规模应用的新型负极材料之一。人造石墨由石油焦、针状焦、沥青焦等原料通过粉碎、造粒、分级、高温石墨化加工等过程制成，优点为循环寿命长、极片膨胀小。天然石墨采用天然鳞片晶质石墨，经过粉碎、球化、分级、纯化、表面处理等工序制成，其克容量较高。非碳负极主要包括过渡金属氧化物、多元锂合金、锂金属氮化物和过渡金属氮化物、磷化物、硫化物、硅化物等等。尽管这些材料在某些方面比碳材料具有更大的优势，例如具有更高的比容量、更好的循环性能、更好的倍率性能等，但同时存在很多问题有待解决，例如充放电过程中的体积膨胀，电压滞后、安全性差等。目前最有可能率先取得突破的是硅材料，市场上已有相关应用，但其成本和售价高昂，性能有待进一步验证和评价，还没有大范围铺开。 目前的碳负极材料克容量已经接近理论克容量，提升空间很小，在此背景下，克容量高达 4,200mAh/g 左右的硅基负极材料应运而生。在锂离子电池充放电过程中，硅发生的体积变化很大，导致材料粉化、内阻增加，失去电接触，容量衰减较快，并且单硅材料对温度敏感，只有采取特定的方法才能在一定程度上抑制硅材料的体积膨胀，或者改善硅颗粒之间的电接触，以提高硅负极材料的循环稳定性和首次充放电效率。根据分散基体的不同，未来最有希望实现较大规模应用的新一代高容量硅基负极材料主要有 SiO、硅碳复合负极材料及硅基合金负极材料三大类。