วัสดุแคโทดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมักประกอบด้วยสารประกอบที่ใช้งานของลิเธียม ในขณะที่ขั้วลบเป็นคาร์บอนที่มีโครงสร้างโมเลกุลพิเศษ ส่วนประกอบหลักของวัสดุแคโทดทั่วไป ได้แก่ licoo2/LiFePO4 เป็นต้น เมื่อทำการชาร์จ ศักยภาพที่เพิ่มเข้าไปในขั้วแบตเตอรี่จะบังคับให้สารประกอบที่เป็นบวกปล่อยลิเธียมไอออนและฝังโมเลกุลแอโนดลงในคาร์บอนที่มีโครงสร้างแบบลาเมลลาร์ ในระหว่างการคายประจุ ลิเธียมไอออนจะตกตะกอนจากคาร์บอนของโครงสร้างลาเมลลาร์และรวมตัวกันใหม่กับสารประกอบของขั้วบวก การเคลื่อนที่ของลิเธียมไอออนทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า

แม้ว่าหลักการของปฏิกิริยาเคมีจะง่ายมาก แต่ในการผลิตทางอุตสาหกรรมจริงนั้น มีปัญหาในทางปฏิบัติอีกมากมายที่ต้องพิจารณา: วัสดุที่เป็นบวกต้องการสารเติมแต่งเพื่อรักษากิจกรรมของการชาร์จและการปล่อยหลายครั้ง วัสดุเชิงลบจำเป็นต้องได้รับการออกแบบที่ระดับโครงสร้างโมเลกุลเพื่อรองรับลิเธียมไอออนมากขึ้น อิเล็กโทรไลต์ที่เติมระหว่างขั้วไฟฟ้าบวกและขั้วลบไม่เพียงแต่ต้องรักษาความเสถียรเท่านั้น แต่ยังต้องมีการนำไฟฟ้าที่ดีและลดความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ด้วย

แม้ว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะแทบไม่มีเอฟเฟกต์หน่วยความจำเหมือนแบตเตอรี่ Ni-CDหลักการของเอฟเฟกต์หน่วยความจำคือการตกผลึกซึ่งไม่ค่อยเกิดขึ้นในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน อย่างไรก็ตาม ความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะยังคงลดลงหลังจากการชาร์จและคายประจุหลายครั้ง และเหตุผลก็ซับซ้อนและหลากหลาย ส่วนใหญ่เป็นการเปลี่ยนแปลงของวัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบเอง ตั้งแต่ระดับโมเลกุล โครงสร้างรูของขั้วบวกและขั้วลบที่มีลิเธียมไอออนจะค่อยๆ ยุบตัวและปิดกั้น จากมุมมองทางเคมี มันเป็นการทู่ของวัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบและการเกิดปฏิกิริยาข้างเคียงเพื่อสร้างสารประกอบที่เสถียรอื่นๆ ในทางฟิสิกส์ วัสดุแคโทดจะค่อยๆ ลอกออก ซึ่งท้ายที่สุดจะลดจำนวนลิเธียมไอออนในแบตเตอรี่ที่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระในกระบวนการชาร์จและคายประจุ

การชาร์จมากเกินไปและการคายประจุมากเกินไปจะทำให้ขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเสียหายอย่างถาวร จากระดับโมเลกุลสามารถเข้าใจได้โดยสัญชาตญาณว่าการปลดปล่อยมากเกินไปจะนำไปสู่การปลดปล่อยลิเธียมไอออนจากคาร์บอนเชิงลบมากเกินไป ส่งผลให้โครงสร้างลาเมลลาร์พังทลายลง การอัดประจุมากเกินไปจะบังคับให้ลิเธียมไอออนมากเกินไปในโครงสร้างคาร์บอนเชิงลบ ดังนั้นบางส่วนจึงไม่สามารถปล่อยออกมาได้อีกต่อไป นี่คือเหตุผลที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมักมีวงจรควบคุมการประจุและการคายประจุ
อุณหภูมิที่ไม่เหมาะสมจะกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาเคมีอื่นๆ ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเพื่อสร้างสารประกอบที่เราไม่ต้องการเห็น ดังนั้นจึงมีไดอะแฟรมควบคุมอุณหภูมิหรือสารเติมอิเล็กโทรไลต์ป้องกันระหว่างขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจำนวนมาก เมื่ออุณหภูมิของแบตเตอรี่สูงขึ้นถึงระดับหนึ่ง รูของเมมเบรนคอมโพสิตจะปิดหรืออิเล็กโทรไลต์ถูกทำให้เสียสภาพธรรมชาติ ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้นจนกระทั่งวงจรขาด และแบตเตอรี่จะไม่ร้อนขึ้นอีกต่อไป ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าการชาร์จ อุณหภูมิของแบตเตอรี่เป็นปกติ

กระบวนการชาร์จของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบ่งออกเป็น 2 ขั้นตอน ขั้นตอนการชาร์จอย่างรวดเร็วด้วยกระแสไฟฟ้าคงที่ (เมื่อไฟแสดงสถานะแบตเตอรี่เป็นสีเหลือง) และขั้นตอนการลดลงของกระแสไฟฟ้าแรงดันคงที่ (ไฟแสดงสถานะแบตเตอรี่จะกะพริบเป็นสีเขียว ในขั้นตอนการชาร์จอย่างรวดเร็วด้วยกระแสไฟฟ้าคงที่ , แรงดันแบตเตอรี่จะค่อยๆ เพิ่มขึ้นเป็นแรงดันมาตรฐานของแบตเตอรี่ และจากนั้นจะถูกถ่ายโอนไปยังช่วงแรงดันคงที่ภายใต้ชิปควบคุม แรงดันจะไม่เพิ่มขึ้นอีกต่อไปเพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่ถูกชาร์จมากเกินไป และกระแสจะค่อยๆ ลดลงเหลือ 0 ด้วยการชาร์จแบตเตอรี่ที่เพิ่มขึ้นและการชาร์จก็เสร็จสมบูรณ์ในที่สุด

กราฟการคายประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะเปลี่ยนไปหลังจากใช้งานหลายครั้ง หากชิปไม่มีโอกาสอ่านกราฟการคายประจุที่สมบูรณ์อีกครั้ง แสดงว่าปริมาณไฟฟ้าที่คำนวณได้นั้นไม่ถูกต้อง ดังนั้นเราจึงต้องการการชาร์จที่ลึกเพื่อปรับเทียบชิปแบตเตอรี่ แต่คุณไม่จำเป็นต้องแน่ใจว่าทุกครั้งที่คุณปิดเครื่องและชาร์จใหม่
คุณสามารถทำการชาร์จและคายประจุลึกภายใต้การควบคุมของวงจรป้องกันเป็นระยะเวลาหนึ่งเพื่อแก้ไขสถิติของแบตเตอรี่ แต่จะไม่เพิ่มความจุที่แท้จริงของแบตเตอรี่ของคุณ

ควรวางแบตเตอรี่ที่ไม่ได้ใช้เป็นเวลานานในที่เย็นเพื่อลดความเร็วของปฏิกิริยาทู่ของตัวเอง

วงจรป้องกันไม่สามารถตรวจสอบการคายประจุเองของแบตเตอรี่ได้ แบตเตอรี่ที่ไม่ได้ใช้งานเป็นเวลานานควรชาร์จด้วยไฟฟ้าในปริมาณที่กำหนด เพื่อป้องกันความเสียหายจากการคายประจุมากเกินไปที่เกิดจากการคายประจุมากเกินไปในการจัดเก็บ

เนื่องจากผลกระทบของหน่วยความจำไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนนั้นเล็กน้อย ความเสียหายที่เกิดจากการชาร์จครึ่งหนึ่งจึงไม่ค่อยดีนัก และสิ่งที่กลัวที่สุดคือการคายประจุมากเกินไป (การคายประจุเต็ม) บ่อยครั้งที่ผลจากการคายประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนต่ำมากเกินไปสามารถถูกทิ้งก่อนเวลาเท่านั้น และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่ต้องรอจนกว่าจะชาร์จจนเหลือ 0%