Le batterie agli ioni di litio sono un tipo di batteria secondaria (batteria ricaricabile) che si basa principalmente sul movimento degli ioni di litio tra gli elettrodi positivo e negativo per il funzionamento.

Durante il processo di carica e scarica, Li+ viene intercalato e disinserito avanti e indietro tra i due elettrodi: durante la carica, Li+ viene disinserito dall'elettrodo positivo, incorporato nell'elettrodo negativo attraverso l'elettrolita e l'elettrodo negativo è in uno stato ricco di litio; durante la scarica, avviene il contrario.

Le batterie agli ioni di litio utilizzano materiali di carbonio come elettrodo negativo e composti contenenti litio come elettrodo positivo. Non è presente litio metallico, solo ioni di litio. Questa è la batteria agli ioni di litio. Le batterie agli ioni di litio si riferiscono a batterie che utilizzano composti di ioni di litio incorporati come materiale dell'elettrodo positivo.

Il processo di carica e scarica delle batterie agli ioni di litio è il processo di inserimento e rimozione degli ioni di litio. Durante l'inserimento e la rimozione degli ioni di litio, si verifica anche l'inserimento e la rimozione di elettroni equivalenti come gli ioni di litio (l'elettrodo positivo è tradizionalmente rappresentato dall'inserimento o dalla rimozione, mentre l'elettrodo negativo è rappresentato dall'inserimento o dalla rimozione). Durante il processo di carica e scarica, gli ioni di litio vengono inseriti/rimossi e inseriti/rimossi avanti e indietro tra gli elettrodi positivo e negativo, il che è vividamente definito una "batteria a sedia a dondolo".

Quando si carica la batteria, gli ioni di litio vengono generati sull'elettrodo positivo della batteria. Gli ioni di litio generati si spostano attraverso l'elettrolita verso l'elettrodo negativo e il carbonio utilizzato come elettrodo negativo ha una struttura a strati con molti micropori. Gli ioni di litio che raggiungono l'elettrodo negativo sono incorporati nei micropori dello strato di carbonio e più ioni di litio sono incorporati, maggiore è la capacità di carica.

Allo stesso modo, quando si scarica la batteria (ad esempio durante il processo di utilizzo della batteria), gli ioni di litio incorporati nello strato di carbonio negativo si staccano e tornano all'elettrodo positivo. Più ioni di litio tornano all'elettrodo positivo, maggiore è la capacità di scarica.

In genere, la corrente di carica delle batterie al litio è impostata tra 0,2C e 1C. Maggiore è la corrente, più veloce è la carica e maggiore è il calore generato dalla batteria.

Inoltre, se la corrente è troppo alta, la capacità non sarà completa. Poiché la reazione elettrochimica all'interno della batteria richiede tempo, proprio come versare la birra, versare troppo velocemente produrrà schiuma, che porterà a insoddisfazione.