Vật liệu cực âm của pin lithium-ion thường bao gồm các hợp chất hoạt động của lithium, trong khi các điện cực âm là carbon có cấu trúc phân tử đặc biệt. Các thành phần chính của vật liệu cực âm phổ biến là licoo2/LiFePO4, v.v. Khi sạc, điện thế được thêm vào các cực của pin buộc các hợp chất dương giải phóng các ion lithium và đưa các phân tử cực dương vào carbon có cấu trúc dạng phiến. Trong quá trình phóng điện, các ion lithium kết tủa từ cacbon của cấu trúc phiến và kết hợp lại với các hợp chất của điện cực dương. Chuyển động của các ion lithium tạo ra dòng điện.

Mặc dù nguyên tắc phản ứng hóa học rất đơn giản, nhưng trong thực tế sản xuất công nghiệp, có nhiều vấn đề thực tế hơn cần được xem xét: vật liệu tích cực cần các chất phụ gia để duy trì hoạt động của nhiều lần sạc và xả. vật liệu tiêu cực cần được thiết kế ở cấp độ cấu trúc phân tử để chứa nhiều ion lithium hơn; chất điện phân được lấp đầy giữa các điện cực dương và âm không chỉ cần duy trì sự ổn định mà còn cần có độ dẫn điện tốt và giảm điện trở trong của pin.

Mặc dù pin lithium-ion hiếm khi có hiệu ứng bộ nhớ như pin Ni-CD, nguyên lý của hiệu ứng bộ nhớ là sự kết tinh, điều hiếm khi xảy ra ở pin lithium-ion. Tuy nhiên, dung lượng của pin lithium-ion vẫn sẽ giảm sau nhiều lần sạc và xả, nguyên nhân rất phức tạp và đa dạng. Nó chủ yếu là sự thay đổi của vật liệu điện cực dương và âm. từ cấp độ phân tử, cấu trúc lỗ của điện cực dương và âm chứa ion lithium sẽ dần dần sụp đổ và tắc nghẽn; từ quan điểm hóa học, đó là sự thụ động tích cực của vật liệu điện cực dương và âm và xảy ra các phản ứng phụ để tạo thành các hợp chất ổn định khác. Về vật lý, vật liệu cực âm sẽ dần dần bong ra, điều này cuối cùng làm giảm số lượng ion lithium trong pin có thể di chuyển tự do trong quá trình sạc và xả.

Sạc quá mức và xả quá mức sẽ gây hư hỏng vĩnh viễn cho các điện cực dương và âm của pin lithium-ion. từ cấp độ phân tử, có thể hiểu bằng trực giác rằng việc phóng điện quá mức sẽ dẫn đến việc giải phóng quá nhiều các ion lithium từ carbon âm, dẫn đến sự sụp đổ của cấu trúc phiến của nó. sạc quá mức sẽ đẩy quá nhiều ion lithium vào cấu trúc carbon âm, do đó một số trong số chúng không thể giải phóng được nữa. Đây là lý do tại sao pin lithium-ion thường được trang bị mạch điều khiển sạc và xả.
Nhiệt độ không phù hợp sẽ kích hoạt các phản ứng hóa học khác trong pin lithium-ion để tạo thành các hợp chất mà chúng ta không muốn thấy, do đó, có các màng ngăn kiểm soát nhiệt độ bảo vệ hoặc chất phụ gia điện phân giữa các điện cực dương và âm của nhiều pin lithium-ion. Khi nhiệt độ của pin tăng đến một mức nhất định, lỗ của màng composite sẽ bị đóng lại hoặc chất điện phân bị biến tính, nội trở của pin sẽ tăng lên cho đến khi mạch bị đứt và pin không còn nóng lên nữa, điều này đảm bảo rằng quá trình sạc nhiệt độ của pin là bình thường.

Quá trình sạc của pin lithium-ion được chia thành hai giai đoạn, giai đoạn sạc nhanh với dòng điện không đổi (khi chỉ báo pin có màu vàng) và giai đoạn giảm dòng điện áp không đổi (chỉ báo pin nhấp nháy màu xanh lục. Trong giai đoạn sạc nhanh với dòng điện không đổi , điện áp pin tăng dần đến điện áp tiêu chuẩn của pin, sau đó chuyển sang giai đoạn điện áp không đổi dưới chip điều khiển, điện áp không tăng nữa để đảm bảo không bị sạc quá mức và dòng điện giảm dần về 0 với việc tăng mức sạc pin và quá trình sạc cuối cùng đã hoàn tất.

Đường cong xả của pin lithium-ion sẽ thay đổi sau nhiều lần sử dụng. Nếu con chip không có cơ hội đọc lại đường cong phóng điện hoàn chỉnh, thì lượng điện được tính toán sẽ không chính xác. Vì vậy, chúng ta cần một lần sạc sâu để hiệu chỉnh chip pin. Nhưng bạn không nhất thiết phải đảm bảo rằng mỗi lần tắt nguồn và sạc lại.
Bạn có thể thực hiện sạc và xả sâu dưới sự kiểm soát của mạch bảo vệ trong một khoảng thời gian để sửa các số liệu thống kê về pin, nhưng điều này sẽ không làm tăng dung lượng thực tế của pin.

Pin không được sử dụng trong một thời gian dài nên được đặt ở nơi mát mẻ để giảm tốc độ phản ứng thụ động của chính chúng.

Mạch bảo vệ cũng không thể theo dõi quá trình tự xả của pin. Pin không được sử dụng trong một thời gian dài nên được sạc với một lượng điện nhất định để tránh hư hỏng do tự xả quá mức do tự xả quá mức trong kho.

Do hiệu ứng nhớ điện của pin lithium-ion là không đáng kể nên thiệt hại do sạc nửa chừng không lớn và điều nó sợ nhất là xả quá mức (xả toàn bộ). Thông thường, kết quả của việc pin lithium-ion xả quá thấp chỉ có thể được loại bỏ trước thời hạn và pin lithium-ion không phải đợi đến khi 0% mới được sạc lại.