Die Anode einer Lithium-Ionen-Batterie besteht normalerweise aus den Wirkstoffen von Lithium GG, während die Kathode eine spezielle Molekülstruktur aus Kohlenstoff aufweist. Die Hauptkomponente des gemeinsamen Anodenmaterials ist LiCoO2. Während des Ladens zwingt das den Batteriepolen hinzugefügte elektrische Potential die Anodenverbindungen, Lithiumionen freizusetzen und sie mit der durch die Kathodenmoleküle angeordneten laminaren Struktur in den Kohlenstoff einzubetten. Beim Entladen werden die Lithiumionen aus dem lamellaren Kohlenstoff herausgezogen und wieder an die positive Verbindung gebunden. Durch die Bewegung von Lithiumionen entstehen Lithiumbatterien mit großer Kapazität.
Obwohl das chemische Reaktionsprinzip sehr einfach ist, müssen in der tatsächlichen industriellen Produktion noch viele weitere praktische Probleme berücksichtigt werden: Das positive Elektrodenmaterial benötigt Additive, um die Aktivität der Mehrfachladung aufrechtzuerhalten, und das negative Elektrodenmaterial muss entworfen werden auf der Ebene der Molekülstruktur, um mehr Lithiumionen aufzunehmen; Zusätzlich zur Aufrechterhaltung der Stabilität muss der zwischen positiven und negativen Elektroden gefüllte Elektrolyt eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweisen, um den Innenwiderstand der Batterie zu verringern.
Obwohl Lithium-Ionen-Batterien nur wenige Memory-Effekte von Nickel-Cadmium-Batterien haben, die durch Kristallisation arbeiten, erzeugen sie in Lithium-Ionen-Batterien selten eine solche Reaktion. Die Kapazität von Lithium-Ionen-Batterien nimmt jedoch nach mehrmaligem Laden und Entladen immer noch ab. Die Gründe sind komplex und vielfältig. Es ist hauptsächlich der Wechsel von Anoden- und Kathodenmaterialien selbst. Auf molekularer Ebene kollabiert die Hohlraumstruktur, die Lithiumionen an Anode und Kathode enthält, allmählich und wird blockiert. Aus chemischer Sicht ist es die aktive Passivierung der Anoden- und Kathodenmaterialien, die zu Nebenreaktionen führt und stabile andere Verbindungen erzeugt. In der Physik wird sich auch das positive Elektrodenmaterial allmählich ablösen, wodurch letztendlich die Anzahl der Lithiumionen in der Batterie verringert wird, die sich während des Ladens und Entladens frei bewegen können.
