העיקרון הבסיסי של סוללות ליתיום הוא לנצל את הנדידה של יוני ליתיום בין האלקטרודות החיוביות והשליליות כדי להשיג המרת אנרגיה חשמלית. המרכיבים העיקריים של סוללות ליתיום הם אלקטרודה חיובית, אלקטרודה שלילית, מפריד ואלקטרוליט.
- קָטוֹדָה:הקתודה היא חומר האלקטרודה החיובי של סוללות ליתיום, בדרך כלל תחמוצת מתכת או פוספט המכילים ליתיום. תפקידה של האלקטרודה החיובית הוא לשחרר יוני ליתיום במהלך פריקה, לספק אלקטרונים וליצור זרם; במהלך הטעינה, הוא סופג יוני ליתיום, קולט אלקטרונים ומחזיר את המטען.
- אלקטרודה שלילית:האלקטרודה השלילית היא חומר האלקטרודה השלילי של סוללת ליתיום. לרוב מדובר במתכת או בחומר פחמן שיכול להחדיר ולחלץ יוני ליתיום, כגון Li, C, Si, Sn וכו'. תפקידה של האלקטרודה השלילית הוא להטביע יוני ליתיום במהלך הפריקה, לשחרר אלקטרונים וליצור זרם; להסיר יוני ליתיום במהלך הטעינה, לקבל אלקטרונים ולהחזיר את המטען.
- מפריד:המפריד הוא שכבת הבידוד של סוללת הליתיום. לרוב מדובר בסרט פולימרי בעל מבנה מיקרו-נקבי, כגון פוליפרופילן, פוליאתילן וכו'. תפקידו של המפריד הוא לבודד את האלקטרודות החיוביות והשליליות כדי למנוע קצרים; במקביל, הוא מאפשר ליוני ליתיום לעבור דרכם כדי להבטיח את הקישוריות של האלקטרוליט.
- אלקטרוליט:האלקטרוליט הוא המדיום המוליך של סוללות ליתיום, בדרך כלל תמיסה אורגנית או חומר מוצק המכילים מלחי ליתיום, כגון LiPF6 ליתיום הקספלואורופוספט, LiClO4 ליתיום פרכלוראט וכו'. תפקיד האלקטרוליט הוא לספק נשא ליוני ליתיום ולממש את הנדידה של יוני ליתיום בין האלקטרודה החיובית לאלקטרודה השלילית.