Pin lithium-ion với vật liệu carbon làm điện cực âm, các hợp chất chứa lithium làm điện cực dương, không tồn tại lithium kim loại, chỉ có các ion lithium, đó là pin lithium-ion. Pin lithium-ion dùng để chỉ một hợp chất nhúng lithium-ion như một thuật ngữ chung cho pin vật liệu cực âm. Quá trình sạc và xả của pin lithium-ion là quá trình nhúng và khử ion lithium. Trong quá trình nhúng và loại bỏ các ion lithium, nó đi kèm với việc nhúng và loại bỏ các đương lượng của electron với các ion lithium (thông thường, điện cực dương được biểu thị bằng cách nhúng hoặc loại bỏ nhúng, trong khi điện cực âm được biểu thị bằng cách chèn hoặc tháo rời). Trong quá trình sạc và xả, các ion lithium được nhúng / khử nhúng / khử nhúng và cắm / khử qua lại giữa các điện cực dương và âm, được gọi một cách hình tượng là "pin ghế bập bênh".
Khi pin được sạc, các ion lithium được tạo ra trên điện cực dương của pin và các ion lithium tạo thành sẽ di chuyển qua chất điện phân đến điện cực âm. Carbon làm điện cực âm là một cấu trúc phân lớp, nó có nhiều micropores và các ion lithium đến điện cực âm được nhúng vào các micropores của lớp carbon và càng nhiều ion lithium được nhúng vào thì khả năng sạc càng cao. Tương tự, khi pin được xả (tức là quá trình chúng ta sử dụng pin), các ion lithium được nhúng trong lớp carbon của điện cực âm thoát ra và di chuyển trở lại điện cực dương. Càng nhiều ion lithium quay trở lại điện cực dương thì khả năng phóng điện càng cao.