Anóða litíumjónarafhlöðu er venjulega gerður úr virkum efnasamböndum af litíum&# 39, en bakskautið er sérstök sameindabygging kolefnis. Aðalþáttur sameiginlegra rafskautaefna er LiCoO2. Við hleðslu neyðir rafmagnið sem bætt er við rafgeymastaurana rafskautssamböndin til að losa litíumjónir og fella þau inn í kolefnið með lagskiptum uppbyggingu sem raðað er eftir bakskautssameindunum. Þegar það er losað eru litíumjónin dregin út úr lamellar kolefninu og fest aftur við jákvæða efnasambandið. Hreyfing litíumjóna skapar litíum rafhlöður með stórum afköstum.
Þrátt fyrir að efnahvarfsreglan sé mjög einföld, í raunverulegri iðnaðarframleiðslu, eru þó mörg fleiri hagnýt vandamál sem þarf að taka til greina: jákvæða rafskautsefnið þarf íblöndunarefni til að viðhalda virkni margfeldis hleðslu og hanna þarf neikvæða rafskautsefnið á sameindarstigi til að rúma fleiri litíumjónir; Auk þess að viðhalda stöðugleika þarf raflausnin sem er fyllt á milli jákvæðra og neikvæðra rafskauta að hafa góða rafleiðni til að draga úr innri viðnám rafhlöðunnar.
Þrátt fyrir að litíumjónarafhlöður hafi fá minni áhrif af nikkel-kadmíum rafhlöðum, sem virka með kristöllun, framleiða þær sjaldan slík viðbrögð í litíumjónarafhlöðum. Hins vegar mun afkastageta litíumjóna rafhlaða enn minnka eftir margþætta hleðslu og losun. Ástæðurnar eru flóknar og margvíslegar. Það er aðallega breytingin á rafskauti og bakskautaefnum sjálfum. Frá sameindastigi mun holrúmsbyggingin sem inniheldur litíumjónir á anóða og bakskaut smám saman hrynja og lokast. Út frá efnafræðilegu sjónarhorni er það virkur aðgerð á rafskautinu og bakskautaefnunum sem leiðir til hliðarviðbragða og framleiðir stöðug önnur efnasambönd. Í eðlisfræði verður einnig smám saman flögnun jákvæða rafskautsefnisins, sem að lokum dregur úr fjölda litíumjóna í rafhlöðunni sem geta hreyfst frjálslega við hleðslu og losun.
