Структура литијумске батерије је релативно једноставна, састоји се првенствено од позитивне електроде, негативне електроде, електролита и сепаратора. Свака позитивна и негативна електрода су обложене активним материјалима и повезане са позитивним и негативним терминалима батерије преко струјних колектора (као што су алуминијумска фолија и бакарна фолија).
Електролит попуњава празнину између позитивне и негативне електроде, омогућавајући литијум јонима да се транспортују кроз микропорозну структуру сепаратора.
Током пуњења, литијум јони се ослобађају из материјала позитивне електроде, пролазе кроз електролит и сепаратор, а затим се уграђују у материјал негативне електроде. Истовремено, електрони теку од позитивне електроде до негативне електроде кроз спољашње коло, стварајући струју пуњења.
Током пражњења, литијум јони се ослобађају из материјала негативне електроде, пролазе кроз електролит и сепаратор, а затим се поново -уграђују у материјал позитивне електроде. Истовремено, електрони теку од негативне електроде до позитивне електроде кроз спољашње коло, стварајући струју пражњења.
