鋰離子電池是以含鋰的化合物作正極，在充放電過程中，通過鋰離子在電池正負極之間的往返脫出和嵌入實現充放電的一種二次電池。鋰離子電池內部主要由正極、負極、電解質及隔膜組成。
鋰離子電池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，負極處于富鋰狀態；放電時則相反。
鋰離子電池有許多顯著特點，它的優點主要表現為：
1、電壓高：單體電池的工作電壓高達3.7-3.8V（磷酸鐵鋰的是3.2V、，是Ni-Cd、Ni-MH電池的3倍。
2、比能量大：能達到的實際比能量為555Wh/kg左右，即材料能達到150mAh/g以上的比容量（3-4倍于Ni-Cd，2-3倍于Ni-MH、，已接近于其理論值的約88%。
3、循環壽命長：一般均可達到500次以上，甚至1000次以上，磷酸鐵鋰的可以達到8000次。對于小電流放電的電器,電池的使用期限，將倍增電器的競爭力。
4、安全性能好：無公害，無記憶效應。作為Li-ion前身的鋰電池，因金屬鋰易形成枝晶發生短路，縮減了其應用領域：Li-ion中不含鎘、鉛、汞等對環境有污染的元素；部分工藝（如燒結式、的Ni-Cd電池存在的一大弊病為“記憶效應”，嚴重束縛電池的使用，但Li-ion根本不存在這方面的問題。
5、自放電小：室溫下充滿電的Li-ion儲存1個月后的自放電率為2%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni-MH的30-35%。
6、快速充電：1C充電30分鐘容量可以達到標稱容量的80%以上，磷鐵電池可以達到10分鐘充電到標稱容量的90%。
7、工作溫度：工作溫度為-25~45°C，隨著電解液和正極的改進，期望能擴寬到-40~70°C。
鋰離子電池也有一些不足，主要表現在以下幾個方面：
1、衰老：與其它充電電池不同，鋰離子電池的容量會緩慢衰退，與使用次數有關，也與溫度有關。這種衰退的現象可以用容量減小表示，也可以用內阻升高表示。因為與溫度有關，所以在工作電流高的電子產品更容易體現。用鈦酸鋰取代石墨似乎可以延長壽命。
2、回收率：大約有1%的出廠新品因種種原因需要回收。
3、不耐受過充：過充電時，過量嵌入的鋰離子會永久固定于晶格中，無法再釋放，可導致電池壽命短。
4、不耐受過放：過放電時，電極脫嵌過多鋰離子，可導致晶格坍塌，從而縮短壽命。
近年來，鋰離子電池的應用范圍越來越廣泛，鋰電池廣泛應用于水力、火力、風力和太陽能電站等儲能電源系統，以及電動工具、電動自行車、電動摩托車、電動汽車、軍事裝備、航空航天等多個領域。目前鋰電池已逐步向電動自行車、電動汽車等領域拓展。