鋰離子電池的重要結構包括正、負極、電解液、隔膜和其他一些附件。其中正極材料是研究的重點，三元鋰和磷酸鐵鋰均描述了鋰離子電池的正極材料。而當前應用的負極材料重要為石墨，結晶度高，導電性好，對鋰離子的容量大，達到了372mAh/g，大大超過了正極材料的容量，這也是為何現在重要研究正極材料的原因。

鋰離子電池的電解液與傳統電池（鉛酸電池、鎳鎘電池等）不同，不采用以水為溶劑的電解液，因為水的了理論分解電壓只有1.23V（想想上一期的燃料動力電池單電池理想電壓），因此，以水為電解液的電池電壓最高不過2V左右。而鋰離子電池的電壓在3-4V左右。常用的電解質材料為無機陰離子鋰鹽，LiBF4、LiPF6、LiAsF6這三類。溶劑則有酯類、醚類和颯類。

隔膜則是起隔斷電子和透過離子用途，使電子必須從外電路遷移，而離子則可以通過電解液移動，保證外電路有電流通過，防止電池內短路。隔膜材料有單層PE、單層PP、三層PP等。