Anoda litijum-jonske baterije obično je izrađena od litijevih aktivnih jedinjenja&39, dok je katoda posebna molekularna struktura ugljenika. Glavna komponenta materijala uobičajene anode je LiCoO2. Tijekom punjenja, električni potencijal dodan polovima akumulatora prisiljava anodne spojeve da oslobađaju litijumove ione i ugrađuju ih u ugljik s laminarnom strukturom koju raspoređuju molekule katode. Kada se isprazne, litijumovi joni se izvlače iz lamelarnog ugljenika i ponovo spajaju u pozitivno jedinjenje. Kretanje litijumovih jona stvara litijumske baterije velikog kapaciteta.
Iako je princip kemijske reakcije vrlo jednostavan, međutim, u stvarnoj industrijskoj proizvodnji treba razmotriti još mnogo praktičnih problema: materijalu s pozitivnom elektrodom trebaju aditivi za održavanje aktivnosti višestrukog punjenja, a materijalu s negativnom elektrodom treba dizajnirati na nivou molekularne strukture da primi više litijumovih jona; Pored održavanja stabilnosti, elektrolit napunjen između pozitivne i negativne elektrode mora imati dobru električnu provodljivost kako bi smanjio unutarnji otpor baterije.
Iako litijum-jonske baterije imaju malo memorijskih učinaka nikal-kadmijumskih baterija, koje djeluju kristalizacijom, rijetko proizvode takvu reakciju u litij-jonskim baterijama. Međutim, kapacitet litijum-jonskih baterija i dalje će se smanjivati nakon višestrukog punjenja i pražnjenja. Razlozi su složeni i različiti. To je uglavnom promjena samih anodnih i katodnih materijala. S molekularnog nivoa, struktura šupljine koja sadrži litijumove jone na anodi i katodi postupno će se urušavati i blokirati. S kemijske točke gledišta, aktivna pasivizacija anodnih i katodnih materijala rezultira sporednim reakcijama i stvara stabilna druga jedinjenja. U fizici će također doći do postupnog ljuštenja materijala pozitivne elektrode, što na kraju smanjuje broj litijumovih jona u bateriji koji se mogu slobodno kretati tijekom punjenja i pražnjenja.
