Pozitivna elektroda je uglavnom odgovorna za obezbjeđivanje litijumovih jona i elektrona potrebnih za pražnjenje. Obično je napravljen od litijum-kompozitnih oksida (kao što su ternarni materijali, litij-gvozdeni fosfat). Izbor materijala direktno određuje gustinu energije i napon baterije. Na primjer, visoka gustoća energije ternarnih litijumskih baterija pripisuje se karakteristikama materijala pozitivne elektrode; dok je visoka sigurnost litijum-željezo-fosfatnih baterija usko povezana sa stabilnom strukturom materijala pozitivne elektrode.
Negativna elektroda je odgovorna za primanje i skladištenje litijevih jona. Glavni materijali negativnih elektroda su uglavnom grafit, a neke-baterije visoke klase će sadržavati materijale na bazi silikona{2}}za povećanje kapaciteta. Tokom punjenja, litijum joni se oslobađaju iz pozitivne elektrode, prolaze kroz elektrolit i separator i ugrađuju se u pore materijala negativne elektrode; tokom pražnjenja, ovi litijevi joni se ponovo oslobađaju od negativne elektrode, vraćaju se na pozitivnu elektrodu i oslobađaju elektrone da formiraju električnu struju.
Elektrolit je odgovoran za omogućavanje litijumskih jona da se slobodno kreću između pozitivne i negativne elektrode. Obično se dijeli na tekuće elektrolite i čvrste elektrolite. Trenutno su tečni elektroliti još uvijek glavna struja u baterijama, a sastoje se od litijumovih soli, organskih rastvarača i aditiva. Jonska provodljivost i stabilnost elektrolita direktno utiču na brzinu punjenja i životni vijek baterije - visoko-elektroliti visokog kvaliteta omogućavaju brz prijenos litijum jona uz izbjegavanje neželjenih reakcija sa pozitivnim i negativnim elektrodama.
Separator je porozna membrana, obično napravljena od polietilena ili polipropilena. On fizički izoluje pozitivne i negativne elektrode, sprečavajući direktan kontakt između njih i izbegavajući kratke spojeve. Istovremeno, porozna struktura separatora omogućava litijum jonima da neometano prolaze bez uticaja na prenos energije. Kada je temperatura baterije previsoka, neki separatori će smanjiti svoje prečnike pora kroz svojstvo "termički zatvorenih pora" kako bi spriječili kretanje litijum jona, čime će se spriječiti toplinski bijeg i dodati "dvostruko osiguranje" za sigurnost baterije.
Ove četiri komponente su poput dobro-koordiniranog "tima": pozitivna elektroda daje energiju, negativna elektroda pohranjuje energiju, elektrolit prenosi energiju, a separator štiti sigurnost. Upravo njihov zajednički rad omogućava bateriji da stabilno i kontinuirano osigurava napajanje za mobilne telefone, automobile, uređaje za pohranu energije itd., postajući nezamjenjivo energetsko jezgro u modernom životu.
