鋰離子電池通常以碳材料為負極，以含鋰的化合物為正極，在充放電過程中，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子。當對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經過電解液運動到負極。作為負極的碳呈現層狀結構，有很多微孔，到達負極的鋰離子就嵌入到碳層的層狀結構以及微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。當對電池進行放電時（即使用電池的過程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回到正極，回到正極的鋰離子越多，放電容量越高。鋰離子電池主要由正極材料、負極材料、電解液和電池隔膜四部分組成。負極材料主要影響鋰離子電池的首次效率、循環性能等，是鋰離子電池最重要的原材料構成之一，占鋰離子電池總成本的 10%左右，通常小于 15%。
硅基負極材料屬于目前各大負極材料廠商重點研究的對象，是未來最可能大規模應用的新型負極材料之一。人造石墨由石油焦、針狀焦、瀝青焦等原料通過粉碎、造粒、分級、高溫石墨化加工等過程制成，優點為循環壽命長、極片膨脹小。天然石墨采用天然鱗片晶質石墨，經過粉碎、球化、分級、純化、表面處理等工序制成，其克容量較高。非碳負極主要包括過渡金屬氧化物、多元鋰合金、鋰金屬氮化物和過渡金屬氮化物、磷化物、硫化物、硅化物等等。盡管這些材料在某些方面比碳材料具有更大的優勢，例如具有更高的比容量、更好的循環性能、更好的倍率性能等，但同時存在很多問題有待解決，例如充放電過程中的體積膨脹，電壓滯后、安全性差等。目前最有可能率先取得突破的是硅材料，市場上已有相關應用，但其成本和售價高昂，性能有待進一步驗證和評價，還沒有大范圍鋪開。
目前的碳負極材料克容量已經接近理論克容量，提升空間很小，在此背景下，克容量高達 4,200mAh/g 左右的硅基負極材料應運而生。在鋰離子電池充放電過程中，硅發生的體積變化很大，導致材料粉化、內阻增加，失去電接觸，容量衰減較快，并且單硅材料對溫度敏感，只有采取特定的方法才能在一定程度上抑制硅材料的體積膨脹，或者改善硅顆粒之間的電接觸，以提高硅負極材料的循環穩定性和首次充放電效率。根據分散基體的不同，未來最有希望實現較大規模應用的新一代高容量硅基負極材料主要有 SiO、硅碳復合負極材料及硅基合金負極材料三大類。
