鋰離子電池有聚合物鋰離子電池、鈷酸鋰離子電池、三元鋰離子電池和磷酸鐵鋰離子電池等。它們各自制造使用的重要材料：正極材料、負極材料、隔膜和電解質。

在正極材料當中，最常用的材料有鉆酸鋰，錳酸鋰，磷酸鐵鋰和三元材料（鎳鉆錳的聚合物）。正極材料占有較大比例（正負極材料的質量比為3：1~4：1），因為正極材料的性能直接影響著鋰離子電池的性能，其成本也直接決定電池成本高低。

在負極材料當中，目前負極材料重要以天然石墨和人造石墨為主。正在探索的負極材料有氮化物、PAS、錫基氧化物、錫合金、納米負極材料，以及其他的一些金屬間化合物等。負極材料作為鋰離子電池四大組成材料之一，在提高電池的容量以及循環性能方面起到了重要用途，處于鋰離子電池產業中游的核心環節。

市場化的隔膜材料重要是以聚乙烯（polyethylene，PE）、聚丙烯（polypropylene，PP）為主的聚烯烴（Polyolefin）類隔膜。鋰離子電池的結構中，隔膜是關鍵的內層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環以及安全性能等特性，性能優異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的用途。

電解液一般由高純度的有機溶劑、電解質鋰鹽、必要的添加劑等原料，在一定條件下、按一定比例配制而成的。電解液在鋰離子電池正、負極之間起到傳導離子的用途，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優點的保證。