鋰離子電池的正極是含金屬鋰的化合物，一般為鋰鐵磷酸鹽（如磷酸鐵鋰LiFePO4、磷酸鈷鋰LiCoO2等），負極是石墨或炭（一般多用石墨），正負極之間使用有機溶劑作為電解質。在對電池進行充電時，正極上分解生成鋰離子，鋰離子通過電解質進入電池負極，嵌入負極碳層的微孔中。在電池的使用過程中（相當于放電），嵌在負極微孔中的鋰離子又運動回正極。回到正極的鋰離子越多，放電容量就越高，我們平時所指的電池容量就是放電容量。這樣，在電池充放電過程中，鋰離子不斷地在正負極之間來回奔跑，所以鋰離子電池也被稱為搖椅式電池。

如下所示為磷酸鐵鋰離子電池的電化學反應方程式：

正極反應：LiFePO4⇔Li1-xFePO4+xLi++xe-；

負極反應：xLi++xe-+6C⇔LixC6；

總反應式：LiFePO4+6xC⇔Li1-xFePO4+LixC6。