리튬전지의 구조는 양극, 음극, 전해액, 분리막 등으로 구성되어 비교적 단순하다. 양극 및 음극은 각각 활물질로 코팅되어 있으며 집전체(예: 알루미늄 호일 및 구리 호일)를 통해 배터리의 양극 및 음극 단자에 연결됩니다.
전해질은 양극과 음극 사이의 틈을 채워 분리막의 미세 다공성 구조를 통해 리튬 이온이 이동할 수 있도록 해줍니다.
충전 시 리튬이온은 양극재에서 방출되어 전해액과 분리막을 통과한 후 음극재에 매립됩니다. 동시에 외부 회로를 통해 전자가 양극에서 음극으로 흘러 충전 전류가 발생합니다.
방전 중에 리튬 이온은 음극재에서 방출되어 전해질과 분리막을 통과한 후 양극재에 재-매입됩니다. 동시에 외부 회로를 통해 전자가 음극에서 양극으로 흘러 방전 전류가 발생한다.