锂离子电池由正极、负极、隔板、电解液和安全阀等组成。锂离子电池外形形状有方形和圆柱形两种，其中圆柱形锂离子电池的结构如下图。
正极物质在锰酸锂离子电池中以锰酸锂为主要原料；在磷酸铁锂离子电池中以磷酸铁锂为主要原料；在镍钴锂离子电池中以镍钴锂为主要原料；在镍钴锰锂离子电池中以镍钻锰锂为主要材料。
在正极活性物质中再加入导电剂、树脂黏合剂，并涂覆在铝基体上，呈细薄层分布。
负极活性物质是由碳材料与黏合剂的混合物再加上有机溶剂调和制成糊状，并涂覆在铜基上呈薄层状分布。
隔板的功能是关闭或阻断通道，一般使用聚乙烯或聚丙烯材料的微多孔膜。所谓关闭或阻断功能，是指电池出现异常温度上升时，阻塞或阻断作为离子通道的细孔，使动力电池停止充放电反应。隔板可以有效防止因外部短路等引起的过大电流而使电池产生异常发热现象。这种现象即使产生一次，电池以后也不能正常使用。
电解液是以混合溶剂为主体的有机电解液。为了使主要电解质成分的锂盐溶解，必须具有高电容率，并且具有与锂离子相容性好的溶剂，即不阻碍离子移动的低黏度的有机溶液为宜，而且在锂离子动力电池的工作温度范围内，必须呈液体状态，凝固点低，沸点高。电解液对于活性物质具有化学稳定性，必须良好适应充放电反应过程中发生的剧烈的氧化还原反应。又由于使用单一溶剂很
难满足上述严酷条件，因此电解液一般混合不同性质的几种溶剂使用。
为了保证锂离子电池的使用安全性，一般通过对外部电路的控制或者在动力电池内部设有异常电流切断的安全装置。即便这样，在使用过程中也有可能其他原因引起动力电池内压力异常上升。因此，电池装有安全阀释放气体，以防止动力电池破裂。安全阀实际上是一次性非修复式的破裂膜，一旦进入工作状态，保护动力电池使其停止工作，是动力电池的最后保护手段。
