磷酸鐵鋰電池在充電時，正極中的鋰離子Li+通過聚合物隔膜向負極遷移；在放電過程中，負極中的鋰離子Li+通過隔膜向正極遷移。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時來回遷移而命名的。
1、磷酸鐵鋰電池充電時，Li+從磷酸鐵鋰晶體的010面遷移到晶體表面，在電場力的作用下，進入電解液，穿過隔膜，再經電解遷移到石墨烯的表面，然后嵌入石墨烯晶格中，與此同時，電子經導電體流向正極的鋁箔電極，經極耳、電池極柱、外電路、負極極柱、負極耳流向負極的銅箔集流體，再經導電體到石墨負極，是負極的電荷達至平衡，鋰離子從磷酸鐵鋰脫嵌后，磷酸鐵鋰轉化成磷酸鐵。
2、磷酸鐵鋰電池放電時，Li+從石墨晶體中脫嵌出來，進入電解液，穿過隔膜，再經電解液遷移到磷酸鐵鋰晶體的表面，然后重新經010面嵌入到磷酸鐵鋰的晶格內。同時，電池經導電體流向負極的銅箔集電極，經極耳、電池負極柱、外電路、正極極柱、正極耳流向正極的銅箔集流體，再經導電體到磷酸鐵鋰正極，使正極的電荷達到平衡狀態。