Uppbygging litíum rafhlöðu er tiltölulega einföld, sem samanstendur fyrst og fremst af jákvæðu rafskauti, neikvæðu rafskauti, raflausn og skilju. Jákvæðu og neikvæðu rafskautin eru hvort um sig húðuð með virkum efnum og tengd við jákvæða og neikvæða skauta rafhlöðunnar með straumsafnara (eins og álpappír og koparpappír).
Raflausnin fyllir bilið milli jákvæðu og neikvæðu rafskautanna, sem gerir litíumjónum kleift að flytjast í gegnum örporous uppbyggingu skilju.
Við hleðslu losna litíumjónir úr jákvæðu rafskautsefninu, fara í gegnum raflausnina og skiljuna og fellast síðan inn í neikvæða rafskautsefnið. Samtímis streyma rafeindir frá jákvæðu rafskautinu til neikvæða rafskautsins í gegnum ytri hringrás og mynda hleðslustraum.
Við losun losna litíumjónir úr neikvæða rafskautsefninu, fara í gegnum raflausnina og skiljuna og síðan aftur-inn í jákvæða rafskautsefnið. Samtímis streyma rafeindir frá neikvæða rafskautinu til jákvæða rafskautsins í gegnum ytri hringrás og mynda afhleðslustraum.
