ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ลิเธียมไอออน (Li+) จะเคลื่อนที่ระหว่างแคโทดและแอโนดภายใน อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ในทิศทางตรงกันข้ามในวงจรภายนอก การโยกย้ายนี้เป็นสาเหตุที่ทำให้แบตเตอรี่จ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ เนื่องจากจะสร้างกระแสไฟฟ้า
ในขณะที่แบตเตอรี่กำลังคายประจุ แอโนดจะปล่อยลิเธียมไอออนไปยังแคโทด ทำให้เกิดการไหลของอิเล็กตรอนที่ช่วยจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง
เมื่อชาร์จแบตเตอรี่ จะเกิดสิ่งที่ตรงกันข้าม: ลิเธียมไอออนจะถูกปล่อยโดยแคโทดและรับโดยขั้วบวก