鋰離子電池的傳統結構包括石墨陽極、鋰離子金屬氧化物構成的陰極和電解液（有機溶劑溶解的鋰鹽溶液）。最常見的鋰離子電池以碳為陽極，以碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯溶解六氟磷酸鋰溶液為電解液，以二氧化錳酸鋰為陰極；輕巧結實，比能量大，單體電壓約為3.7 V。
相較鎳氫電池，鋰離子電池具有相對較高的工作電壓和較大的比能量，是鎳氫電池的3 倍。鋰離子電池體積小，質量輕，循環壽命長，自放電率低，無記憶效應且無污染；電池單個性能指標的數值范圍跨度大，這是因為鋰離子電池有較多的電極組合，它們在性能上存在一定的差異。
鋰離子電池可分為鋰離子電池和鋰聚合物電池2 種。鋰離子電池的陰極材料主要有鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物、磷酸鐵鋰等，陽極材料主要有石墨、鈦酸鋰等。