锂离子电池的正极是含金属锂的化合物，一般为锂铁磷酸盐（如磷酸铁锂LiFePO4、磷酸钴锂LiCoO2等），负极是石墨或炭（一般多用石墨），正负极之间使用有机溶剂作为电解质。在对电池进行充电时，正极上分解生成锂离子，锂离子通过电解质进入电池负极，嵌入负极碳层的微孔中。在电池的使用过程中（相当于放电），嵌在负极微孔中的锂离子又运动回正极。回到正极的锂离子越多，放电容量就越高，我们平时所指的电池容量就是放电容量。这样，在电池充放电过程中，锂离子不断地在正负极之间来回奔跑，所以锂离子电池也被称为摇椅式电池。
如下所示为磷酸铁锂离子电池的电化学反应方程式：
正极反应：LiFePO4⇔Li1-xFePO4+xLi++xe-；
负极反应：xLi++xe-+6C⇔LixC6；
总反应式：LiFePO4+6xC⇔Li1-xFePO4+LixC6。
