鋰離子電池作為一種電化學儲能裝置，本質(zhì)上是電能和化學能相互轉(zhuǎn)換的過程。以商用鋰鈷氧化物（LiCoO2）/中相碳微球石墨（MCMB）電池為例。在電池的充電過程中，從外部施加的電壓差導致Li+從正極材料中脫落，并且電解質(zhì)穿透隔膜以插入電池中。在負極材料中；同時，電子通過外部電路從正極流向負極。

在此期間，當從正極提取鋰離子時，負極的電化學電勢（對于Li/Li﹢) 隨著Li的插入，負極的電化學電勢增加， 從而在正極和負極之間產(chǎn)生電化學電勢差，電池電壓持續(xù)增加到充電截止電壓（當正極LiCoO2材料達到4.2V vs.C時）。

當外部負載施加到電池以放電時，由于電極之間的電化學電勢差，Li﹢ 從負電極擴散到正電極并且電子通過外部負載從負電極流到正電極。在這個過程中，電池電壓和電極電勢隨著電池放電而變化，當Li﹢ 正極的電化學電勢相對于Li/Li﹢ 隨著Li的釋放，負極的電化學電勢降低, 導致電池電壓持續(xù)降低，直到電壓（正極LiCoO2材料達到3.0V vs.C）結(jié)束時，停止放電。

總之，鋰離子電池的充放電過程是通過鋰離子在正負電極之間的穿梭來實現(xiàn)的，因此鋰離子電池也被稱為“搖椅電池”。以鋰離子電池系統(tǒng)的正極材料LiCoO2和負極材料石墨為例，示出了電池材料在充電和放電期間的反應(yīng)。充電時，LI﹢ 從LiCoO2材料釋放并釋放電子。Co3﹢ 被氧化成Co4﹢ , 當Li﹢ 插入其層之間。

因此，在充電過程中，正極處于貧鋰狀態(tài)，負極石墨處于富鋰狀態(tài)。相應(yīng)地，在放電期間，LI﹢ 從石墨層釋放并嵌入正極材料中，而正極材料獲得電子，Co﹢ 還原為Co3﹢, 正極變?yōu)楦讳嚑顟B(tài)并且石墨負極返回到貧鋰狀態(tài)。正電極和負電極在充電和放電過程中的反應(yīng)方程式如下；

正極反應(yīng)：LiCoO2? Li1-xCoO2＋xLi﹢ ＋ xe

負極反應(yīng)：Cn+xLi﹢ + xe? LixCn

電池總反應(yīng)：LiCoO2＋Cn? Li1-xCoO2＋LixCn

在鋰離子電池系統(tǒng)中，鋰離子在正極和負極之間的轉(zhuǎn)移本質(zhì)上是濃度差擴散。理論上，LI﹢的插入和抽出 不會對電極材料的晶體結(jié)構(gòu)造成損壞。從這個意義上講，從上述觀點來看，鋰離子電池反應(yīng)可以被視為一種理想的可逆反應(yīng)。