鋰離子電池以碳素材料為負極，以含鋰的化合物作正極，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池的充放電過程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中，同時伴隨著與鋰離子等當量電子的嵌入和脫嵌（習慣上正極用嵌入或脫嵌表示，而負極用插入或脫插表示）。在充放電過程中，鋰離子在正、負極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插，被形象地稱為搖椅電池。

當對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結構，它有很多微孔，達到負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當對電池進行放電時（即我們使用電池的過程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回正極。回正極的鋰離子越多，放電容量越高。

一般鋰離子電池充電電流設定在0.2C至1C之間，電流越大，充電越快，同時電池發熱也越大。而且，過大的電流充電，容量不夠滿，因為電池內部的電化學反應要時間。就跟倒啤酒相同，倒太快的話會出現泡沫，反而不滿。

鋰離子電池也分成兩大類：不可充電的及可充電的兩類。不可充電的電池稱為一次性電池，它只能將化學能一次性地轉化為電能，不能將電能還原回化學能(或者還原性能極差)。而可充電的電池稱為二次性電池(也稱為蓄電池)。它能將電能轉變成化學能儲存起來，在使用時，再將化學能轉換成電能，它是可逆的，如電能化學能鋰離子電池的重要特點。

關于小型鋰離子電池(如手機電池)來說，它要求正負極活性材料要有盡可能高的電化學比容量，這樣才能保證鋰離子電池的較高容量，因此在正負極材料的選擇上重要考慮材料的電化學比容量大小。關于中型和大型鋰離子電池來說，它要求正負極活性材料要有盡可能高的電化學比容量的前提。鋰離子電池的工作原理下，要具有優良的可靠性和安全性，因此在正負極材料的選擇上考慮材料電化學比容量大小的同時，重要關注材料的安全性。關于特種鋰離子電池來說，電池具備高能量的同時，電池在使用過程中的安全性也是非常重要的。目前的研究工作表明，鋰離子電池電化學性能和安全性能的進一步提高重要依賴于正極材料的改進。