Anoda baterii litowo-jonowej jest zwykle wykonana z aktywnych związków litu, podczas gdy katoda jest specjalną strukturą molekularną węgla. Głównym składnikiem wspólnego materiału anodowego jest LiCoO2. Podczas ładowania potencjał elektryczny dodany do biegunów akumulatora zmusza związki anod do uwalniania jonów litu i osadzania ich w węglu za pomocą struktury laminarnej ułożona przez cząsteczki katody. Po rozładowaniu jony litu są wyciągane z włókna węglowego i ponownie przymocowane do związku dodatniego. Ruch jonów litu tworzy baterie litowe o dużej pojemności.
Chociaż zasada reakcji chemicznej jest bardzo prosta, jednak w rzeczywistej produkcji przemysłowej, istnieje wiele bardziej praktycznych problemów, które należy wziąć pod uwagę: pozytywny materiał elektrody potrzebuje dodatków do utrzymania aktywności wielokrotnego ładowania, a negatywny materiał elektrody musi być zaprojektowany na poziomie struktury molekularnej, aby pomieścić więcej jonów litu; Oprócz utrzymania stabilności, elektrolit wypełniony elektrodami dodatnimi i ujemnymi musi mieć dobrą przewodność elektryczną, aby zmniejszyć wewnętrzną rezystancję baterii.
Chociaż baterie litowo-jonowe mają niewiele efektów pamięci baterii niklowo-kadmowych, które działają poprzez krystalizację, rzadko wytwarzają taką reakcję w bateriach litowo-jonowych. Jednak pojemność baterii litowo-jonowych będzie nadal spadać po wielokrotnym ładowaniu i rozładowywaniu. Powody są złożone i zróżnicowane. Jest to głównie zmiana samych materiałów anodowych i katodowych. Z poziomu molekularnego struktura jamy zawierająca jony litu na anodie i katodzie stopniowo zapadnie się i zostanie zablokowana. Z chemicznego punktu widzenia jest to aktywna pasywacja materiałów anodowych i katodowych, co powoduje reakcje uboczne i wytwarza stabilne inne związki. W fizyce nastąpi również stopniowe łuszczenie się dodatniego materiału elektrody, co ostatecznie zmniejsza liczbę jonów litu w baterii, które mogą swobodnie poruszać się podczas ładowania i rozładowywania.
