二十世紀(jì)七十年代初，鋰離子電池的研究工作由于能源危機(jī)得到了促進(jìn)，以Li或Li-Al合金作為負(fù)極材料，包括Li/MnO2、Li/I2、Li/SOCl2、Li/FeS2等的鋰原電池相繼出現(xiàn)。1970年日本松下(Panasonic)公司在美國(guó)獲得Li/(CF)n電池的專利，放電過(guò)程中(CF)n被鋰化生成C和LiF，而該反應(yīng)不具有可逆性，所以當(dāng)時(shí)的鋰原電池就是一次性電池。1977年，全球最大的鋰離子電池制造商日本三洋(Sanyo)公司設(shè)計(jì)了Li/MnO2電池，當(dāng)即應(yīng)用在該公司生產(chǎn)的由太陽(yáng)提供能量的可以充電的電子計(jì)算器上。在起初的研宄中，美國(guó)的通用汽車(chē)(GM)和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(ANL)將注意力放在以溶融鹽作為電解質(zhì)的鋰離子電池體系中，這種溶融鹽電解液電池的正負(fù)極的原料是溶融狀態(tài)的鋰和硫，電解質(zhì)用LiCl、KCl等混合鋰鹽熔體，這種溶融鹽電解液電池工作時(shí)需要45℃的高溫。但是，這類電池?zé)o法抑制在使用中對(duì)環(huán)境的破壞，而且容量很快衰減。在接下來(lái)的研究中，研究人員放棄了鋰和硫，改用鋰鋁合金(LiAl)和鐵的硫化物(FeS和FeS2)，此舉雖然改善了循環(huán)性能，但由于有機(jī)電解液鋰離子電池的發(fā)展迅猛，1990年前后高溫溶融鹽鋰離子電池的研究工作基本終止。

真正意義上的鋰離子電池最早是1976年由Exxon公司的Whittingham提出來(lái)的，所謂鋰離子電池是指電池內(nèi)部己經(jīng)沒(méi)有單質(zhì)鋰的存在，鋰的來(lái)源由鋰離子的化合物提供。Whittingham發(fā)現(xiàn)在室溫下，層狀的TiS2可以與金屬鋰產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，并且首次把能量存儲(chǔ)和插入反應(yīng)有機(jī)結(jié)合在一起。Li/TiS2電池的工作電壓約為2V，循環(huán)性能非常優(yōu)越，1000個(gè)循環(huán)內(nèi)，容量衰減僅為0。05%/次。Exxon公司采用LiAl合金代替金屬鋰作為鋰離子電池的負(fù)極后于1977年推向市場(chǎng)，用于手表和小型電子設(shè)備。此后，以VSe2、MoO3、CuTi2S4、V2O5、V6O3、LiV3O8為代表的可以與鋰發(fā)生可逆脫嵌反應(yīng)的化合物相繼出現(xiàn)。1980年加拿大MoliEnergy公司將1mol的MoS2中通過(guò)化學(xué)法插入1mol的鋰形成LiMoS2用以改善MoS2的電化學(xué)循環(huán)性能，并且將其產(chǎn)業(yè)化。這也最接近現(xiàn)代鋰離子電池的雛形。

二十世紀(jì)八十年代年后，鋰離子電池的研究取得了突破性的進(jìn)展：1980年，Goodenough課題組制成了LiCoO2正極材料；1981年，貝爾實(shí)驗(yàn)室將石墨用于鋰離子電池的負(fù)極材料中；1983年，Goodenough課題組制成正極材料LiMn2O4；1989年，Manthiram和Goodenough報(bào)道了聚陰離子(如SO42-)的誘導(dǎo)效應(yīng)能夠改善金屬氧化物的工作電壓；1990年，Sony公司的商品化鋰離子二次電池(C/LiCoO2)成為真正意義上的鋰離子電池。實(shí)現(xiàn)了以石墨化碳材料為負(fù)極的鋰二次電池，其組成為：鋰與過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物/電解質(zhì)/石墨化碳材料。1994年，Tarascon和Guyomard制成了基于碳酸乙稀酯和碳酸二甲酯的電解液體系；1997年，Goodenough報(bào)道了一種正極材料LiFePO4。到此，鋰離子電池已完全成型。

由于金屬鋰與石墨化的碳材料和鋰相互插入的化合物L(fēng)iC6的電位差只有不到0。3V，所以可充電的鋰離子電池的負(fù)極材料可以不用金屬鋰。在二次鋰離子電池充電的過(guò)程中，鋰首先進(jìn)入到石墨中。石墨里面是在層狀結(jié)構(gòu)中間的層間空隙中來(lái)存鋰的，接下來(lái)的放電過(guò)程，是由層間來(lái)脫嵌，這種方式具有很好的可逆性，所以這種方式的可充電的鋰離子電池循環(huán)性能得到了很好的改善。除此之外，碳材料價(jià)格低廉，無(wú)毒，在空氣中放電狀態(tài)比較穩(wěn)定，不但可以不使用性能活拔的金屬鋰，而且可以防止鋰晶枝的產(chǎn)生，使用的年限有了很大的改進(jìn)，直接的從根本上改進(jìn)了鋰離子電池在安全性方面的問(wèn)題。