Litij-ionske baterije s ugljičnim materijalima kao negativnom elektrodom, spojevi koji sadrže litij kao pozitivna elektroda, metalni litij ne postoji, samo litijevi ioni, što je litij-ionska baterija. Litij-ionska baterija odnosi se na litij-ionski ugrađeni spoj kao opći izraz za bateriju od katodnog materijala. Proces punjenja i pražnjenja litij-ionskih baterija je proces ugradnje i de-ugrađivanja litijevih iona. Tijekom ugradnje i de-ugrađivanja litijevih iona, prati ga ugrađivanje i de-ugrađivanje ekvivalenata elektrona s litijevim ionima (obično se pozitivna elektroda predstavlja ugradnjom ili de-ugrađivanjem, dok je negativna elektroda predstavljena umetanjem ili rastavljanje). U procesu punjenja i pražnjenja, litijevi ioni se ugrađuju/isključuju/isključuju i umeću/isključuju naprijed-natrag između pozitivne i negativne elektrode, što se slikovito naziva "baterija stolice za ljuljanje".
Kada se baterija puni, litijevi ioni se stvaraju na pozitivnoj elektrodi baterije, a rezultirajući litijevi ioni kreću se kroz elektrolit do negativne elektrode. Ugljik kao negativna elektroda je slojevita struktura, ima mnogo mikropora, a litijevi ioni koji dospiju do negativne elektrode ugrađeni su u mikropore ugljičnog sloja, a što je više litijevih iona ugrađeno, to je veći kapacitet punjenja. Slično, kada se baterija isprazni (tj. proces kojim koristimo bateriju), litijevi ioni ugrađeni u sloj ugljika negativne elektrode izlaze i vraćaju se na pozitivnu elektrodu. Što se više litijevih iona vrati na pozitivnu elektrodu, to je veći kapacitet pražnjenja.