以鈷酸鋰為正極的鋰離子電池為例，解析鋰電池的工作原理。充電時，鋰離子從LiCoO2晶胞中脫出，其中的離子CO3+氧化為CO4+；放電時，鋰離子則嵌入LiCoO2晶胞中，其中的Co4+變成CO3+。由于鋰在元素周期表中是電極電勢最負(fù)的單質(zhì)，所以電池的工作電壓可以高達(dá)3.6V，是Ni-Cd和Ni-MH電池的三倍。如LiCOO2為正極的鋰離子電池的理論容量高達(dá)274mAh/g，實(shí)際容量為140mAh/g。
鋰離子電池的工作電壓與構(gòu)成電極的鋰離子嵌入化合物和鋰離子濃度有關(guān)。用作鋰離子電池的正極材料是過渡金屬的離子復(fù)合氧化物，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等，作為負(fù)極的材料則選擇電位盡可能接近鋰電位的可嵌入鋰化合物，如各種碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纖維、中間相小球碳素等和金屬氧化物，包括SnO、SnOz、錫的復(fù)合氧化物等。