L'anodo di una batteria agli ioni di litio è solitamente costituito da composti attivi di litio GG, mentre il catodo è una speciale struttura molecolare del carbonio. Il componente principale del materiale dell'anodo comune è LiCoO2. Durante la carica, il potenziale elettrico aggiunto ai poli della batteria costringe i composti anodici a rilasciare ioni di litio e ad incorporarli nel carbonio con la struttura laminare disposta dalle molecole del catodo. Quando vengono scaricati, gli ioni di litio vengono estratti dal carbonio lamellare e riattaccati al composto positivo. Il movimento degli ioni di litio crea batterie al litio di grande capacità.
Sebbene il principio della reazione chimica sia molto semplice, tuttavia, nella produzione industriale effettiva, ci sono molti altri problemi pratici da considerare: il materiale dell'elettrodo positivo necessita di additivi per mantenere l'attività di carica multipla e il materiale dell'elettrodo negativo deve essere progettato a livello di struttura molecolare per accogliere più ioni di litio; Oltre a mantenere la stabilità, l'elettrolita riempito tra gli elettrodi positivo e negativo deve avere una buona conduttività elettrica per ridurre la resistenza interna della batteria.
Sebbene le batterie agli ioni di litio abbiano pochi degli effetti sulla memoria delle batterie al nichel-cadmio, che funzionano per cristallizzazione, raramente producono una tale reazione nelle batterie agli ioni di litio. Tuttavia, la capacità delle batterie agli ioni di litio continuerà a diminuire dopo più caricamenti e scariche. Le ragioni sono complesse e varie. È principalmente il cambiamento degli stessi materiali dell'anodo e del catodo. Dal livello molecolare, la struttura della cavità contenente ioni di litio su anodo e catodo collasserà gradualmente e si bloccherà. Da un punto di vista chimico, è la passivazione attiva dei materiali anodici e catodici, che provoca reazioni collaterali e produce altri composti stabili. In fisica, ci sarà anche un graduale distacco del materiale dell'elettrodo positivo, che alla fine riduce il numero di ioni di litio nella batteria che possono muoversi liberamente durante la carica e la scarica.
