锂离子电池的正极材料通常由锂的活性化合物组成，负极则是特殊分子结构的碳。常见的正极材料主要成分为licoo2，充电时，加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子，嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时，锂离子则从片层结构的碳中析出，重新和正极的化合物结合，锂离子的移动产生了电流。

　　化学反应原理虽然很简单，然而在实际的工业生产中，需要考虑的实际问题要多得多：正极的材料需要添加剂来保持多次充放的活性，负极的材料需要在分子结构级去设计，以容纳更多的锂离子;填充在正负极之间的电解液，除了保持稳定，还需要具有良好导电性，减小电池内阻。

　　虽然锂离子电池很少有镍镉电池的记忆效应，记忆效应的原理是结晶化，在锂电池中几乎不会产生这种反应。但是锂离子电池在多次充放后容量仍然会下降，其原因是复杂而多样的，主要是正负极材料本身的变化，从分子层面来看，正负极上容纳锂离子的空穴结构会逐渐塌陷、堵塞;从化学角度来看，是正负极材料活性钝化，出现副反应生成稳定的其他化合物，物理上还会出现正极材料逐渐剥落等情况，总之最终降低了电池中可以自由在充放电过程中移动的锂离子数目。

　　过度充电和过度放电将对锂离子电池的正负极造成永久的损坏，从分子层面看，可以直观地理解，过度放电将导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结构出现塌陷，过度充电将把太多的锂离子硬塞进负极碳结构里去，而使得其中一些锂离子再也无法释放出来，这也是锂离子电池为什么通常配有充放电的控制电路的原因。