Liitiumaku struktuur on suhteliselt lihtne, koosnedes peamiselt positiivsest elektroodist, negatiivsest elektroodist, elektrolüüdist ja separaatorist. Positiivsed ja negatiivsed elektroodid on kumbki kaetud aktiivsete materjalidega ning ühendatud aku positiivsete ja negatiivsete klemmidega voolukollektorite (nt alumiiniumfoolium ja vaskfoolium) kaudu.
Elektrolüüt täidab tühimiku positiivse ja negatiivse elektroodi vahel, võimaldades liitiumioonide transportimist läbi separaatori mikropoorse struktuuri.
Laadimise ajal vabanevad liitiumioonid positiivse elektroodi materjalist, läbivad elektrolüüdi ja separaatori ning sisestatakse seejärel negatiivse elektroodi materjali. Samal ajal liiguvad elektronid positiivselt elektroodilt negatiivsele elektroodile läbi välise vooluringi, tekitades laadimisvoolu.
Tühjenemise ajal eralduvad liitiumioonid negatiivse elektroodi materjalist, läbivad elektrolüüdi ja separaatori ning seejärel kinnituvad{0}} positiivse elektroodi materjali. Samal ajal voolavad elektronid negatiivselt elektroodilt positiivsele elektroodile läbi välise vooluringi, tekitades tühjendusvoolu.
