Литий-ионные батареи с углеродными материалами в качестве отрицательного электрода, литийсодержащие соединения в качестве положительного электрода, не существует металлического лития, только ионы лития, что является литий-ионной батареей. Литий-ионная батарея относится к встроенному литий-ионному компаунду в качестве общего термина для батареи с катодным материалом. Процесс зарядки и разрядки литий-ионных аккумуляторов представляет собой процесс внедрения и извлечения ионов лития. При внедрении и извлечении ионов лития оно сопровождается внедрением и извлечением эквивалентов электронов с ионами лития (обычно положительный электрод представлен внедрением или извлечением, а отрицательный электрод представлен внедрением или разборка). В процессе зарядки и разрядки ионы лития внедряются/извлекаются/извлекаются и вставляются/извлекаются туда и обратно между положительным и отрицательным электродами, что образно называется «батарейкой-качалкой».
Когда батарея заряжается, ионы лития генерируются на положительном электроде батареи, и образовавшиеся ионы лития перемещаются через электролит к отрицательному электроду. Углерод как отрицательный электрод представляет собой слоистую структуру, в нем много микропор, и ионы лития, достигающие отрицательного электрода, внедряются в микропоры углеродного слоя, и чем больше ионов лития внедрено, тем выше зарядная емкость. Точно так же, когда батарея разряжается (т. е. процесс, в котором мы используем батарею), ионы лития, внедренные в углеродный слой отрицательного электрода, выходят и возвращаются к положительному электроду. Чем больше ионов лития возвращается к положительному электроду, тем выше разрядная емкость.