ในปี 1970 บริษัท MS Whittingham แห่ง Exxon ใช้ไทเทเนียมซัลไฟด์เป็นวัสดุอิเล็กโทรดเชิงบวก และลิเธียมโลหะเป็นวัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบเพื่อผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมก้อนแรก
ในปี 1980 J. Goodenough ค้นพบว่าลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์สามารถใช้เป็นวัสดุอิเล็กโทรดบวกของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้
ในปี 1982 RR Agarwal และ JR Selman จาก Illinois Institute of Technology ค้นพบว่าลิเธียมไอออนมีคุณสมบัติในการฝังตัวในกราไฟท์ และกระบวนการนี้รวดเร็วและย้อนกลับได้ ในเวลาเดียวกัน อันตรายด้านความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียมที่ทำจากโลหะลิเธียมได้รับความสนใจอย่างมาก ดังนั้นผู้คนจึงพยายามใช้คุณสมบัติของลิเธียมไอออนที่ฝังอยู่ในกราไฟท์เพื่อผลิตแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ อิเล็กโทรดกราไฟท์ลิเธียมไอออนที่ใช้งานได้ชิ้นแรกประสบความสำเร็จในการทดลองผลิตโดย Bell Laboratories
ในปี 1983 M. Thackeray, J. Goodenough และคนอื่นๆ ค้นพบว่าแมงกานีสสปิเนลเป็นวัสดุอิเล็กโทรดบวกที่ดีเยี่ยม โดยมีราคาต่ำ มีความเสถียร และมีค่าการนำไฟฟ้าและลิเธียมที่ดีเยี่ยม อุณหภูมิในการสลายตัวสูงและคุณสมบัติการออกซิไดซ์ต่ำกว่าลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์มาก แม้ว่าไฟฟ้าลัดวงจรหรือการชาร์จไฟเกินจะเกิดขึ้น แต่ก็สามารถหลีกเลี่ยงอันตรายจากการเผาไหม้และการระเบิดได้
ในปี 1989 A. Manthiram และ J. Goodenough พบว่าอิเล็กโทรดบวกที่มีไอออนโพลีเมอร์ไรซ์จะผลิตแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า
ในปี 1991 Sony ได้เปิดตัวแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเชิงพาณิชย์ตัวแรก ต่อมาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้ปฏิวัติรูปลักษณ์ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค
ในปี 1996 Padhi และ Goodenough พบว่าฟอสเฟตที่มีโครงสร้างโอลิวีน เช่น ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO4) นั้นเหนือกว่าวัสดุอิเล็กโทรดเชิงบวกแบบดั้งเดิม ดังนั้นจึงกลายเป็นวัสดุอิเล็กโทรดเชิงบวกกระแสหลักในปัจจุบัน
ด้วยการใช้ผลิตภัณฑ์ดิจิทัลอย่างแพร่หลาย เช่น โทรศัพท์มือถือและแล็ปท็อป แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์ดังกล่าวด้วยประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม และกำลังค่อยๆ พัฒนาไปสู่การใช้งานผลิตภัณฑ์อื่นๆ
ในปี 1998 สถาบันวิจัยพาวเวอร์ซัพพลายเทียนจินเริ่มผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในเชิงพาณิชย์
เมื่อวันที่ 15 กรกฎาคม 2018 สถาบันวิจัยเคมีถ่านหิน Keda ได้เรียนรู้ว่าวัสดุอิเล็กโทรดคาร์บอนลบชนิดพิเศษสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมความจุสูงและความหนาแน่นสูงที่มีคาร์บอนบริสุทธิ์เป็นส่วนประกอบหลักได้เปิดตัวในสถาบัน แบตเตอรี่ลิเธียมที่ทำจากวัสดุใหม่นี้สามารถวิ่งได้ไกลกว่า 600 กิโลเมตร
ในเดือนตุลาคม 2018 กลุ่มวิจัยของศาสตราจารย์ Liang Jiajie และ Chen Yongsheng แห่งมหาวิทยาลัย Nankai และกลุ่มวิจัยของ Lai Chao แห่ง Jiangsu Normal University ประสบความสำเร็จในการเตรียมตัวพาที่มีรูพรุนสามมิติด้วยเส้นลวดนาโนเงิน-กราฟีน ซึ่งมีโครงสร้างหลายระดับและลิเธียมโลหะที่รับน้ำหนักได้สำเร็จ เป็นวัสดุอิเล็กโทรดลบแบบผสม พาหะนี้สามารถยับยั้งการสร้างลิเธียมเดนไดรต์ได้ จึงสามารถชาร์จแบตเตอรี่ด้วยความเร็วสูงพิเศษได้ ซึ่งคาดว่าจะช่วยยืด "อายุการใช้งาน" ของแบตเตอรี่ลิเธียมได้อย่างมาก ผลการวิจัยได้รับการตีพิมพ์ใน Advanced Materials ฉบับล่าสุด [2] ในช่วงครึ่งแรกของปี 2022 ตัวชี้วัดหลักของอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนของจีนเติบโตอย่างรวดเร็ว โดยมีกำลังการผลิตเกิน 280 GWh เพิ่มขึ้น 150% เมื่อเทียบเป็นรายปี
ในเช้าวันที่ 22 กันยายน 2022 แบตเตอรี่ลิเธียมพลังงานใหม่ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3.0- เมตรในประเทศเครื่องแรก อุปกรณ์แกนทองแดงฟอยล์ ลูกกลิ้งแคโทดได้รับการพัฒนาและส่งมอบให้กับผู้ใช้อย่างอิสระโดย Fourth Academy of China Aerospace Science and Technology Corporation เปิดตัวในเมืองซีอาน เติมเต็มช่องว่างเทคโนโลยีอุตสาหกรรมภายในประเทศ และบรรลุกำลังการผลิตลูกกลิ้งแคโทดเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่เกิน 100 ยูนิตต่อเดือน ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในเทคโนโลยีการผลิตลูกกลิ้งแคโทดเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่พิเศษของจีน