בשנת 1970, MS Whittingham מ-Exxon השתמשה בטיטניום גופרתי כחומר האלקטרודה החיובי ובליתיום מתכת כחומר האלקטרודה השלילי לייצור סוללת הליתיום הראשונה.
בשנת 1980 גילה J. Goodenough שתחמוצת קובלט ליתיום יכולה לשמש כחומר קתודה לסוללות ליתיום-יון.
בשנת 1982, RR Agarwal ו-JR Selman מהמכון הטכנולוגי של אילינוי גילו שליוני ליתיום יש את התכונה של שילוב גרפיט, תהליך שהוא מהיר והפיך. יחד עם זאת, הסכנות הבטיחותיות של סוללות ליתיום העשויות ליתיום מתכת משכו תשומת לב רבה. לכן, אנשים ניסו להשתמש במאפיינים של יוני ליתיום המוטבעים בגרפיט לייצור סוללות נטענות. אלקטרודת הליתיום-יון הגרפיט השמישה הראשונה יוצרה בהצלחה במעבדות בל.
בשנת 1983, M. Thackeray, J. Goodenough ואחרים מצאו שמנגן ספינל הוא חומר קתודי מצוין עם מחיר נמוך, יציבות ומוליכות מעולה ומוליכות ליתיום. טמפרטורת הפירוק שלו גבוהה, ותכונת החמצון שלו נמוכה בהרבה מזו של תחמוצת קובלט ליתיום. גם אם יש קצר חשמלי או טעינת יתר, זה יכול למנוע סכנת שריפה ופיצוץ.
בשנת 1989, A.Manthiram ו-J.Goodenough גילו שאלקטרודה חיובית עם אניון פולימרי תייצר מתח גבוה יותר.
בשנת 1991, חברת Sony הוציאה את סוללת הליתיום-יון המסחרית הראשונה. לאחר מכן, סוללות ליתיום-יון חוללו מהפכה בפני מוצרי האלקטרוניקה.
בשנת 1996, Padhi ו-Goodenough מצאו שפוספטים בעלי מבנה אוליבין, כמו פוספט ליתיום ברזל (LiFePO4), עדיפים יותר מחומרי קתודה מסורתיים, ולכן הם הפכו לחומרי הקתודה המרכזיים הנוכחיים.
עם השימוש הנרחב במוצרים דיגיטליים כגון טלפונים ניידים ומחשבים ניידים, סוללות ליתיום-יון נמצאות בשימוש נרחב במוצרים כאלה עם ביצועים מצוינים, והן מתפתחות בהדרגה לתחומי יישומי מוצרים אחרים.
בשנת 1998, Tianjin Power Research Institute החל בייצור מסחרי של סוללות ליתיום-יון.
ב-15 ביולי 2018 נודע ממכון המחקר Keda Coal Chemistry כי במכון יצא חומר אנודי פחמן מיוחד לסוללות ליתיום בעלות קיבולת גבוהה וצפיפות גבוהה עם פחמן טהור כמרכיב העיקרי. טווח השיוט של המכונית יכול לעלות על 600 קילומטרים.
באוקטובר 2018, קבוצת המחקר של פרופסור ליאנג ג'יאג'י וצ'ן יונגשנג מאוניברסיטת ננקאי וקבוצת המחקר של לאי צ'או מאוניברסיטת ג'יאנגסו הרגילה הכינו בהצלחה מנשא נקבובי תלת מימדי ננו-תיל-גרפן מכסף בעל מבנה רב-מפלסי ותמך במתכת. ליתיום כחומר אלקטרודה שלילי מרוכב. מנשא זה יכול לעכב היווצרות של דנדריטים ליתיום, ובכך לאפשר טעינה מהירה במיוחד של סוללות, מה שצפוי להאריך משמעותית את "משך החיים" של סוללות הליתיום. תוצאות המחקר פורסמו בגיליון האחרון של Advanced Materials.
במחצית הראשונה של 2022, האינדיקטורים העיקריים של תעשיית סוללות הליתיום-יון במדינה שלי השיגו צמיחה מהירה, עם תפוקה העולה על 280 GWh, עלייה משנה לשנה של 150 אחוז.
בבוקר ה-22 בספטמבר, 2022, מוצר חדש של רולר קתודה, ציוד הליבה של רדיד נחושת חדש של סוללת ליתיום אנרגיה בקוטר של 3.0 מטר בסין, אשר פותח באופן עצמאי על ידי המכון הרביעי של China Aerospace Science and Technology Group והועברה למשתמשים, הושקה בשיאן, ומילאה את הפער הטכנולוגי בתעשייה המקומית. כושר הייצור החודשי של גלילי קתודה בקוטר גדול עלתה על 100 יחידות, מה שסימן פריצת דרך גדולה בטכנולוגיית הייצור של גלילי קתודה בקוטר גדול בסין.
