比能量密度：100～250W·h/kg（360～900kJ/kg）
体积能量密度：250至680W·h/L（900至2230J/cm³）
比功率密度：300至1500W/kg（20秒和285W·h/L）
由于锂离子电池可以有多种正负极材料，因此能量密度和电压也随之变化。
开路电压比更高的水溶液系电池（如铅酸，镍金属氢化物和镍镉）。内阻随着循环和老化而增加。内阻上升会导致端子电压在负载下下降，从而降低xxx电流消耗。最终，增加电阻会使电池处于一种状态，使其无法再支持它所要求的正常放电电流，而不会出现不可接受的电压降或过热。
带有磷酸铁锂正极和石墨负极的电池标称开路电压为3.2V，典型充电电压为3.6V。带有石墨负极的锂镍锰钴(NMC)氧化物正极具有3.7V标称电压和充电时xxx4.2V。充电过程是在恒压下通过限流电路进行的（即，恒流充电直到电池中的电压达到4.2V，然后继续施加恒压直到电流降至接近零）。通常，充电在初始充电电流的3%时终止。过去，锂离子电池无法快速充电，至少需要两个小时才能充满电。当前一代的电池可以在45分钟或更短的时间内充满电。2015年，研究人员展示了一个600毫安时的小型电池在两分钟内充电到68%的容量，以及一个3,000毫安时的电池在五分钟内充电到48%的容量。后一种电池的能量密度为620W·h/L。该装置采用与阳极中的石墨分子键合的杂原子。
随着时间的推移，制造的电池的性能得到了提高。例如，从1991年到2005年，锂离子电池的单位价格能量容量提高了十倍以上，从每美元0.3W·h提高到每美元3W·h以上。2011年至2017年期间，平均每年进步7.5%。具有相似化学性质的不同大小的电池也具有相同的能量密度。该21700电池具有比50％以上的能量18650细胞，并在更大的尺寸减少的热传递到其周围环境。