鋰離子電池是一種二次電池（充電電池），它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+ 在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li+從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，負極處於富鋰狀態；放電時則相反。
1.鋰離子電池簡介
鋰系電池分為鋰電池和鋰離子電池。手機和筆記本電腦使用的都是鋰離子電池，通常人們俗稱其為鋰電池。電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極，是現代高性能電池的代表。而真正的鋰電池由於危險性大，很少應用於日常電子產品。
鋰離子電池由日本索尼公司於1990年最先開發成功。它是把鋰離子嵌入碳（石油焦炭和石墨）中形成負極（傳統鋰電池用鋰或鋰合金作負極）。正極材料常用LixCoO2 ,也用 LixNiO2 ，和LixMnO4 ，電解液用LiPF6+二乙烯碳酸酯（EC）+二甲基碳酸酯（DMC）。
石油焦炭和石墨作負極材料無毒，且資源充足，鋰離子嵌入碳中，克服瞭鋰的高活性，解決瞭傳統鋰電池存在的安全問題，正極LixCoO2在充、放電性能和壽命上均能達到較高水平，使成本降低，總之鋰離子電池的綜合性能提高瞭。預計21世紀鋰離子電池將會占有很大的市場。
鋰離子二次電池充、放電時的反應式為LiCoO2+C=Li1-xCoO2+LixC
2.鋰離子電池區別
鋰離子電池容易與下面兩種電池混淆：
（1）鋰電池：以金屬鋰為負極。
（2）鋰離子電池：使用非水液態有機電解質。
（3）鋰離子聚合物電池：用聚合物來凝膠化液態有機溶劑，或者直接用全固態電解質。鋰離子電池一般以石墨類碳材料為負極。
3.鋰離子電池發展過程
1970年，埃克森的M.S.Whittingham采用硫化鈦作為正極材料，金屬鋰作為負極材料，制成首個鋰電池。鋰電池的正極材料是二氧化錳或亞硫酰氯，負極是鋰。電池組裝完成後電池即有電壓，不需充電。鋰離子電池(Li-ion Batteries)是鋰電池發展而來。舉例來講，以前照相機裡用的扣式電池就屬於鋰電池。這種電池也可以充電，但循環性能不好，在充放電循環過程中容易形成鋰結晶，造成電池內部短路，所以一般情況下這種電池是禁止充電的。
1982年伊利諾伊理工大學(the Illinois Institute of Technology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman發現鋰離子具有嵌入石墨的特性，此過程是快速的，並且可逆。與此同時，采用金屬鋰制成的鋰電池，其安全隱患備受關註，因此人們嘗試利用鋰離子嵌入石墨的特性制作充電電池。首個可用的鋰離子石墨電極由貝爾實驗室試制成功。
1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人發現錳尖晶石是優良的正極材料，具有低價、穩定和優良的導電、導鋰性能。其分解溫度高，且氧化性遠低於鈷酸鋰，即使出現短路、過充電，也能夠避免瞭燃燒、爆炸的危險。
1989年，A.Manthiram和J.Goodenough發現采用聚合陰離子的正極將產生更高的電壓。
1992年日本索尼公司發明瞭以炭材料為負極，以含鋰的化合物作正極的鋰電池，在充放電過程中，沒有金屬鋰存在，隻有鋰離子，這就是鋰離子電池。隨後，鋰離子電池革新瞭消費電子產品的面貌。此類以鈷酸鋰作為正極材料的電池，是便攜電子器件的主要電源。
1996年Padhi和Goodenough發現具有橄欖石結構的磷酸鹽，如磷酸鐵鋰(LiFePO4)，比傳統的正極材料更具安全性，尤其耐高溫，耐過充電性能遠超過傳統鋰離子電池材料。
縱觀電池發展的歷史，可以看出當前世界電池工業發展的三個特點，一是綠色環保電池迅猛發展，包括鋰離子蓄電池、氫鎳電池等；二是一次電池向蓄電池轉化，這符合可持續發展戰略；三是電池進一步向小、輕、薄方向發展。在商品化的可充電池中，鋰離子電池的比能量最高，特別是聚合物鋰離子電池，可以實現可充電池的薄形化。正因為鋰離子電池的體積比能量和質量比能量高，可充且無污染，具備當前電池工業發展的三大特點，因此在發達國傢中有較快的增長。電信、信息市場的發展，特別是移動電話和筆記本電腦的大量使用，給鋰離子電池帶來瞭市場機遇。而鋰離子電池中的聚合物鋰離子電池以其在安全性的獨特優勢，將逐步取代液體電解質鋰離子電池，而成為鋰離子電池的主流。聚合物鋰離子電池被譽為 “21世紀的電池”，將開辟蓄電池的新時代，發展前景十分樂觀。
2015年3月，日本夏普與京都大學的田中功教授聯手成功研發出瞭使用壽命可達70年之久的鋰離子電池。此次試制出的長壽鋰離子電池，體積為8立方厘米，充放電次數可達2.5萬次。並且夏普方面表示，此長壽鋰離子電池實際充放電1萬次之後，其性能依舊穩定。
4.鋰離子電池組成部分
鋼殼/鋁殼/圓柱/軟包裝系列：
（1）正極——活性物質一般為錳酸鋰或者鈷酸鋰，鎳鈷錳酸鋰材料，電動自行車則普遍用鎳鈷錳酸鋰（俗稱三元）或者三元+少量錳酸鋰，純的錳酸鋰和磷酸鐵鋰則由於體積大、性能不好或成本高而逐漸淡出。導電極流體使用厚度10–20微米的電解鋁箔。
（2）隔膜——一種經特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔結構，可以讓鋰離子自由通過，而電子不能通過。
（3）負極——活性物質為石墨，或近似石墨結構的碳，導電集流體使用厚度7-15微米的電解銅箔。
（4）有機電解液——溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑，聚合物的則使用凝膠狀電解液。
（5）電池外殼——分為鋼殼（方型很少使用）、鋁殼、鍍鎳鐵殼（圓柱電池使用）、鋁塑膜（軟包裝）等，還有電池的蓋帽，也是電池的正負極引出端。