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氯化亞砜，負極是鋰。電池組裝完成后電池即有電壓，不需充電。鋰離子電池（Li-ion Batteries）是鋰電池發展而來。舉例來講，以前照相機里用的扣式電池就屬于鋰電池。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，并且可逆。與此同時，采用金屬鋰制成的鋰電池，其安全隱患備受關注，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，且氧化性遠低于鈷酸鋰，即使出現短路、過充電，也能夠避免了燃燒、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，日本索尼公司發明了以炭材料為負極，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，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。隨后，鋰離子電池革新了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，因此在發達國家中有較快的增長。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，給鋰離子電池帶來了市場機遇。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了使用壽命可達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。并且夏普方面表示，此長壽鋰離子電池實際充放電1萬次之后，其性能依舊穩定。
2019年10月9日，瑞典皇家科學院宣布，將2019年諾貝爾化學獎授予約翰·古迪納夫、斯坦利·惠廷厄姆和吉野彰，以表彰他們在鋰離子電池研發領域作出的貢獻。