C'est un peu comme une usine chimique miniature. Prenons l'exemple d'une batterie Lithium-ion (Li-ion). A l'intérieur, on trouve deux électrodes en métal ou en matériau composite (à base de carbone, par exemple), qui baignent dans un liquide conducteur (l'électrolyte). L'ensemble forme ce que l'on appelle une cellule. Et l'assemblage de plusieurs cellules forme la batterie.
Quand celle-ci est chargée et qu'on y branche un appareil à alimenter, le circuit électrique de l'ensemble est bouclé. Cela déclenche une réaction chimique qui provoque la circulation de particules ionisées d'une électrode à l'autre, entraînant la production d'électrons aux bornes de la batterie, c'est-à- dire la production de courant. En revanche, si on branche un chargeur aux bornes de la batterie, c'est le processus chimique inverse qui se produit. Les particules circulent alors dans l'autre sens, et la batterie se charge.
Ainsi, grâce à la nature réversible de la réaction chimique, la batterie peut alternativement se remplir ou se décharger, ce qui la différencie d'une simple pile. Charge et décharge complètes forment un cycle.
Sur l'étiquette d'une batterie figurent généralement deux valeurs : la capacité, exprimée en milliampères-heure (mAh), et la tension, indiquée en volts (V). Pour la tension, une batterie de téléphone mobile affiche une valeur de 3,6 à 3,7 volts. C'est la tension moyenne d'une cellule dans une batterie Li-ion. C'est insuffisant pour alimenter un PC portable, on met donc bout à bout plusieurs cellules pour obtenir une batterie de tension plus élevée.
Autre caractéristique importante, la densité d'énergie massique - exprimée en watts-heure par kilogramme (Wh/kg) -, révèle la capacité de la batterie à transporter un maximum d'énergie pour un poids minimal. De même, on parle de densité d'énergie volumique si on considère non plus le poids, mais l'encombrement.
Les batteries lithium Ion classiques nécessitent du Cobalt, qui coûte cher, peu abondant et toxique. Dans les batteries Lithium Ion nouvelle génération, ce cobalt est remplacé par du phosphate de fer, bon marché, ne posant pas de problèmes de ressources et écologique. Aujourd'hui, il existe 2 grandes familles de batteries : Les "plombs" et les "lithium".
Les contrôleurs ou électroniques de commande permettent de réguler l’énergie de la batterie envoyée au moteur en fonction des paramètres extérieurs fournis par un ou plusieurs capteurs.