对失效分析的关键在于选择合适的测试分析手段，设计合理、有效的失效分析流程，从而挖掘锂离子电池在材料制备和制造工艺层面上的失效重要原因，并能供应相关可靠有效的优化建议。对单体锂离子电池失效分析的一般途径可概括为电池外观检测、电池无损检测、电池有损检测以及综合分析报告四个分析阶段。
作为研究对象的失效锂离子电池数量有限，对其进行分析要考虑到破坏后失去原有失效信息的情形，故需将常用测试分析方法分为无损和有损。
无损分析是在不破坏锂离子电池整体的基础上，对电池的状态、性能进行测试和分析，并以测试结果对电池可能出现的失效进行推测，并用于下一步测试的选择和优化。无损分析技术重要是X射线断层扫描、超声波扫描、电化学测量方法等，包括不同条件下的充放电循环测试，电化学交流阻抗，循环伏安法测试等方法。
有损分析是在锂离子电池进行不损伤电芯的拆解后，对电池内部关键材料进行有针对性的测试分析。包括电池组成的成分分析、形貌分析、结构分析、官能团表征、离子输运性能分析、微区力学分析、模拟电池的电化学测试分析以及副产物的分析。
锂离子电池失效分析是源于电池测试分析技术，却差别一般检测中心的检测分析。失效分析的测试分析是建立在实际具体案例上，对不同的失效现象设计恰当的失效策略，选择合适的测试手段，高效准确获得电池失效分析原因。
