Lithium-iontové baterie s uhlíkovými materiály jako zápornou elektrodou, sloučeniny obsahující lithium jako kladnou elektrodou, neexistuje žádné kovové lithium, pouze lithium ionty, což je lithium-iontová baterie. Lithium-iontová baterie odkazuje na lithium-iontovou sloučeninu jako obecný termín pro baterii z katodového materiálu. Proces nabíjení a vybíjení lithium-iontových baterií je proces vkládání a vyjímání iontů lithia. Během vkládání a de-embedding iontů lithia je doprovázeno vkládáním a de-embeddováním ekvivalentů elektronů s ionty lithia (kladná elektroda je obvykle představována vkládáním nebo de-embeddingem, zatímco záporná elektroda je reprezentována vložením nebo demontáž). V procesu nabíjení a vybíjení jsou ionty lithia zabudovány / de-embedded / de-embedded a vloženy / disinserted tam a zpět mezi kladnou a zápornou elektrodu, což se obrazně nazývá "baterie houpacího křesla".
Když je baterie nabitá, na kladné elektrodě baterie se generují ionty lithia a výsledné ionty lithia se pohybují přes elektrolyt k záporné elektrodě. Uhlík jako záporná elektroda je vrstvená struktura, má mnoho mikropórů a ionty lithia, které dosáhnou záporné elektrody, jsou uloženy v mikropórech uhlíkové vrstvy, a čím více iontů lithia je zabudováno, tím vyšší je nabíjecí kapacita. Podobně, když je baterie vybitá (tj. proces, při kterém baterii používáme), ionty lithia vložené do uhlíkové vrstvy záporné elektrody vycházejí a pohybují se zpět ke kladné elektrodě. Čím více iontů lithia se vrátí ke kladné elektrodě, tím vyšší je vybíjecí kapacita.