Die Kathode ist jene Elektrode eines elektrochemischen Systems, an der unter Entladebedingungen die Reduktion abläuft. In galvanischen Zellen (z. B. Li‑Ionen‑Batterien) ist die Kathode der positive Pol, während sie in Elektrolysezellen den negativen Pol darstellt. Ihre Funktion wird durch das elektrochemische Potential der eingesetzten Kathoden-Aktivmaterialien und deren Reaktion mit dem Elektrolyt bestimmt.

In wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterien bestehen Kathoden typischerweise aus lithiummetaloxidischen Verbindungen. Wichtige Klassen sind geschichtete Oxid-Kathoden (z. B. NMC- und NCA-Typen), Spinelle (LiMn₂O₄) und Olivine (LiFePO₄). NMC-Kathoden, etwa NCM111 (LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂), kombinieren hohe Energiedichte mit akzeptabler Zyklenfestigkeit und Sicherheitsperformance. Spezialisierte Varianten wie Mehrphasen-Kathoden oder Null-Dehnungs-Kathoden zielen auf verbesserte mechanische Stabilität und minimierte Volumenänderungen während der (De‑)Lithiation.

Die Kathode ist ein komplexer Verbund aus Aktivmaterial, leitfähigen Additiven, Bindern und gegebenenfalls Schutz- oder Sekundärkathoden-Schichten. Mikrostruktur, Partikelmorphologie, Porosität und Grenzflächenchemie bestimmen maßgeblich Ionen- und Elektronentransport, Polarisation, Degradationsmechanismen und damit Lebensdauer und Sicherheit. Aktuelle Entwicklungen adressieren insbesondere die Reduktion kritischer Elemente (z. B. Co), die Erhöhung der Ni‑Gehalte in NMC-Systemen, die Stabilisierung von Grenzflächen (beschichtete oder gradientenbildende Partikel) sowie neuartige Kathodenkonzepte wie hochvoltige geschichtete Oxide und strukturangepasste Olivine (z. B. modifizierte LiFePO₄-Systeme).