แบตเตอรี่ลิเธียม-โดยทั่วไปจะมีสองรูปทรง: ทรงกระบอกและทรงปริซึม ภายในจะใช้โครงสร้างการพันขดลวดแบบเกลียว โดยมีฟิล์มโพลีเอทิลีนที่ละเอียดมากและซึมผ่านได้สูงเพื่อแยกอิเล็กโทรดขั้วบวกและขั้วลบ อิเล็กโทรดขั้วบวกประกอบด้วยอิเล็กโทรดเก็บกระแส-ที่ทำจากลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ (หรือลิเธียมนิกเกิลโคบอลต์แมงกานีสออกไซด์ ลิเธียมแมงกานีสออกไซด์ ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต ฯลฯ) และอลูมิเนียมฟอยล์ อิเล็กโทรดขั้วลบประกอบด้วยอิเล็กโทรดเก็บกระแส-ที่ทำจากวัสดุคาร์บอนกราไฟต์และฟอยล์ทองแดง แบตเตอรี่เต็มไปด้วยสารละลายอิเล็กโทรไลต์อินทรีย์ นอกจากนี้ยังมีวาล์วนิรภัยและส่วนประกอบ PTC (ใช้ในแบตเตอรี่ทรงกระบอกบางรุ่น) เพื่อป้องกันแบตเตอรี่จากความเสียหายในสภาวะที่ผิดปกติและการลัดวงจร
แบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนหนึ่งก้อนมีแรงดันไฟฟ้า 3.7V (3.2V สำหรับขั้วบวกของลิเธียมเหล็กฟอสเฟต) และความจุของแบตเตอรี่ต้องไม่มากจนเกินไป ดังนั้น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน-เดี่ยวจึงมักเชื่อมต่อแบบอนุกรมหรือขนานเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดในการใช้งานที่แตกต่างกัน
