英国化学家S.惠廷厄姆于20世纪70年代发明了锂电池，但是由于其不稳定性，锂电池的发展受到限制。人们后来发现锂离子具有嵌入石墨的特性，在锂电池的基础上发明了锂离子电池。

锂离子电池分为液态锂离子电池（LIB）和聚合物锂离子电池（PLB）两类。它以含锂的化合物作正极，如钴酸锂（LiCoO₂）、锰酸锂（LiMn₂O₄）或磷酸铁锂（LiFePO₄）等二元或三元材料；负极采用锂-碳层间化合物，主要有石墨、软碳、硬碳、钛酸锂等；电解质由溶解在有机碳酸盐中的锂盐组成。充电时，锂原子变成锂离子通过电解质向碳极迁移，在碳极与外部电子结合后作为锂原子储存，放电的时候整个过程可逆。

反应方程式为：

负极反应：xLi⁺+xe⁻+xC₆⇌xLiC₆

正极反应：LiCoO₂⇌Li_1-xCoO₂+xLi⁺+xe⁻

总反应：LiCoO₂+C⇌Li_1-xCoO₂+Li_xC

（以上为钴酸锂电池反应方程式，充电时反应由左向右进行，放电时反之）

与其他传统蓄电池相比，锂离子电池具有比能量高、额定电压高、大电流放电能力强、高功率承受力、自放电率低等优点，其比能量达到了铅酸电池的5倍左右，储能效率可以达到90%以上。但锂离子电池耐过充/放电性能差，组合及保护电路复杂，成本相对于铅酸电池等传统蓄电池偏高。从2000年左右开始，锂离子电池成为便携和移动应用（笔记本电脑、移动电话、电动自行车和电动汽车）领域中重要的储能装置。随着新能源汽车、可再生能源及分布式电站技术的发展，锂离子电池在新能源汽车、可再生能源接入及小型分布式电站方面的应用也受到越来越多的关注。

电极材料是锂离子电池的主要关键技术，与电池成本和性能密切相关。钴酸锂电池工作电压较高（平均工作电压为3.7伏）、充放电电压平稳，适合大电流充放电，比能量高、循环性能好，电导率高，生产工艺简单、容易制备等。但是价格昂贵，抗过充电性较差，循环性能有待进一步提高。锰酸锂主要优点为：锰资源丰富、价格便宜，安全性高，比较容易制备，但是理论容量不高；材料在电解质中会缓慢溶解，即与电解质的相容性不太好；在深度充放电的过程中，材料容易发生晶格崎变，造成电池容量迅速衰减，特别是在较高温度下使用时更是如此。磷酸铁锂电池具有较稳定的氧化状态，安全性能好，高温性能好，同时又具有无毒、无污染、原材料来源广泛、价格便宜等优点，但是其低温性能较差。三元聚合物锂电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂（Li(NiCoMn)O₂）三元正极材料的锂电池，三元材料电池具有放电电压高、能量密度高、振实密度高、电化学稳定、循环性能好等特性，并且其低温性能好，可适应全天候气温。但是，三元锂材料会在200℃左右发生分解，所以三元材料电池在安全保护上需要更高的要求。

对于锂电池，安全是一个必须关注的问题。大多数金属氧化物电极存在热不稳定性，在高温下会分解，释放出氧气，可能导致热击穿。为了尽量降低这种风险，锂离子电池配备了一个监控部件，以避免过度充电和过度放电。通常还会安装一个电压平衡电路，以监控每个电池的电压值，防止各电池间出现电压偏差。锂离子电池技术仍然在不断发展，未来还有很大的提升空间。