锂离子电池由四个部分组成,包括由负极粒子组成的阳极；由正极粒子组成的阴极；电极之间的隔膜(这是一种多孔的绝缘体，在允许电解液通过时，可以防止电极之间的直接电接触)；在正极和负极之间运输离子(从而产生电荷)的锂离子电解质。在电极的外部边界有连接到外部电路的电流收集器(电荷收集器)。下图为充放电时锂离子电池的原理图。流出正极的电流驱动锂离子从负极(正极)粒子中萃取到电解液中，通过多孔隔膜(扩散和平流)进入正极(阴极)并插入正极(阴极)。电子的电荷从负极粒子移动到负极集电器，从正极集电器移动到正极粒子。

     锂电池通常选择碳素相关材料作为电池的负极，这种材料的表面含有许多微小的孔洞，锂电池在进行充电过程中，锂离子穿越媒介电解液后进入到碳素相关材料的微小孔洞之中，锂离子的数量越多，则说明电池的运行状态越好，即电池的 SOH越高。相反，在放电过程中，锂离子从孔洞中出来，经过电解液再返回到锂电池正极，回到正极的锂离子越多也就说明电池的运行状态良好，即电池的 SOH 数值越高。

     当外部电源给电池进行充电时，正极上的电子经由外部电路循环达到负极，而锂离子则由正极进入电解液，通过隔膜上的小洞后达到负极，然后与原先到达负极上的电子相结合。

正极所发生反应如下：

负极所发生反应如下：

     当电池进行放电过程时，与充电过程相反，负极上的电子经由外部电路循环到达正极，而锂离子则由负极进入电解液，再次通过隔膜上的小洞后达到正极，然后与原先到达正极的电子相结合。

正极所发生反应如下：

负极所发生反应如下：