此前，產業化前景的新一代鋰電池非碳類負極材料包括鈦酸鋰（LTO）、矽碳複合材料、矽合金材料、過渡金屬氧化物四種。
鈦酸鋰負極材料
鈦酸鋰具有良好迴圈性能、極佳倍率性能和安全性能的優點，但其也因為嵌鋰電位過高而導致電池體系能量密度下降，所以該種電池適用於一些比能量密度要求不高的領域，如混合動力汽車上。
為了彌補LTO負極材料的不足，可以用納米化並包碳的技術進行優化，使得鈦酸鋰電池的體積能量密度有以石墨為負極的電池的60%。除了上述缺陷外，制約LTO的產業化還有兩個問題：一成本較高，二是電池在迴圈過程中會產生氣體，帶來較大的安全隱患。
球形矽碳複合負極材料
球形矽碳複合負極材料，是以球形人造或天然石墨為基底，在石墨表面釘紮一層矽納米顆粒（一般小於100nm），再在其外表包覆一層無定形碳。這種多層“core-she11”結構的優點：1、能保證矽納米顆粒釘紮在石墨表面上良好電接觸；2、矽的體積膨脹由石墨和無定形包覆層共同承擔，這樣就減小了在脫嵌鋰過程中所受應力，體積變化減小，延長了使用時間。
缺點：1、安全性和倍率性能較差，兩相分離的合金材料很難實現鋰離子在其間快速遷移，另外在大倍率充放電情況下必然會損失較大容量並且帶來安全隱患。2、納米Si價格昂貴，特別是晶粒尺寸小於50nm的納米矽，這使得製備矽碳複合負極材料成本非常高。3、矽碳負極材料的庫倫效率較低，跟電解液的相容性需要進一步改進，而且迴圈性還有待提高。
合金負極材料
3M的Si-Fe-M合金：其成本比Sn-Co-C的低，振實密度也較高，使用LPPA粘結劑可以達到700mAh/g多的可逆容量，迴圈達300次，但該材料的首次效率較低不到85%。
NexelionTMSn-Co-C合金負極材料：可使每單位體積的能量密度提高30%。
過渡金屬氧化物
較早的過渡金屬氧化物有一氧化錫（Sn0）、Sn02、二氧化鎢（WO2）、二氧化鉬（MoO2）等，它們的嵌鋰機理不盡相同，但都具有較高的理論比容量。
過渡金屬氧化物負極材料在第一周放電過程中，氧化物的表面會生成一層SEI膜，能有效阻止溶劑分子的通過，但鋰離子卻可以經過該鈍化層自由地嵌入和脫出。SEI膜對負極材料會產生保護作用，使材料結構不容易崩塌，增加電極材料的迴圈壽命。
