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单体锂电池的主要构成包括电极（正极、负极）、电解质和隔膜（隔离材料），如图2-13、图2-14所示。
图2-13 圆柱形单体锂电池结构简图
图2-14 磷酸铁锂电池内部结构示意图
（1）电极 正极材料直接影响锂电池的能量密度。从电池的重量构成看，正极材料占锂电池的70%~80%；从电池的成本看，正极材料占锂电池的30%~40%。
负极材料主要影响锂电池的效率以及循环性能。负极材料分为碳系负极、非碳性负极两类。负极材料由相对于正极电势更低的材料构成，并具有高比容量和较好的充放电可逆性，要求在嵌锂的过程中保持良好的尺寸和机械稳定性（即不发生严重变形）。负极材料占锂电池总成本的10%~20%。
（2）电解质 电解质在正极与负极之间起到运送电荷的作用（类似于无线电中的载波），它具有较高的离子电导率。
电解质影响锂电池组的能量密度、宽温应用、循环寿命、功率密度以及安全性能。
（3）隔膜 动力电池对隔膜的要求很高：①具有一定的孔径和孔隙率，以及低的电阻和高的离子电导率，对锂离子有良好的透过性和导电性；②对电解质的浸润性好，并具有足够的吸液保湿能力；③具有电子绝缘性，保障正极和负极的机械隔离；④有足够的穿刺强度、拉伸强度等力学性能；⑤耐电解质腐蚀，具有良好的电化学稳定性。
为此，锂电池的隔膜通常采用复合材料。
锂电池主要依靠锂离子在正极与负极之间的往返嵌入和脱嵌，从而实现能量的存储和释放。
以磷酸铁锂电池为例，电池的正极与铝箔连接，负极与铜箔相连，然后再与外电路连接。当电路接通后，电池内部的锂离子在正负极材料的晶格中自由扩散。当电池放电时，锂离子从石墨负极板层状结构中析出，通过隔膜到达正极，锂离子的这种移动就产生了电流；反之在充电时，锂离子在电势的作用下从正极脱出，嵌入到石墨负极中。在电池整个充电、放电循环中，借助于电解质的作用，锂离子在正极和负极之间往复运动。
（1）充电过程 在外电场的驱动下，锂离子（Li + ）从正极晶格中脱出，经过电解质和隔膜，嵌入到负极晶格，使负极处于富锂离子状态，正极处于贫锂离子状态。
这是一般的锂电池充电过程，如果锂电池存在于智能设备中，它的充电模式将受到智能设备软件的控制。
（2）放电过程 放电过程正好与充电过程相反，电池放电时，负极上的电子（e - ）从外部电路跑到正极上；在电场的作用下，正锂离子Li + 从负极“跳进”电解质里（脱嵌），“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达正极，与先过来的电子结合在一起（图2-15）。
图2-15 锂电池工作过程示意图
基于上述工作过程分析得知，锂电池的容量微观上就是电池所包含的电荷量。