Strukturen hos ett litiumbatteri är relativt enkel och består främst av en positiv elektrod, en negativ elektrod, en elektrolyt och en separator. De positiva och negativa elektroderna är vardera belagda med aktivt material och anslutna till batteriets positiva och negativa poler via strömavtagare (som aluminiumfolie och kopparfolie).
Elektrolyten fyller gapet mellan de positiva och negativa elektroderna, vilket gör att litiumjoner kan transporteras genom separatorns mikroporösa struktur.
Under laddning frigörs litiumjoner från det positiva elektrodmaterialet, passerar genom elektrolyten och separatorn och bäddas sedan in i det negativa elektrodmaterialet. Samtidigt strömmar elektroner från den positiva elektroden till den negativa elektroden genom en extern krets och genererar en laddningsström.
Under urladdning frigörs litiumjoner från det negativa elektrodmaterialet, passerar genom elektrolyten och separatorn och åter-bäddas in i det positiva elektrodmaterialet. Samtidigt strömmar elektroner från den negativa elektroden till den positiva elektroden genom en extern krets och genererar en urladdningsström.
