Podczas ładowania ma miejsce proces odwrotny – wydzielanie litu na anodzie i utlenianie siarczku i wielosiarczków na katodzie. Wykorzystanie metalicznego litu pozwala na osiągnięcie większego upakowania tego pierwiastka w porównaniu do konwencjonalnych ogniw litowo-jonowych, w których wykorzystywane są związki litu.
W większości akumulatorów budowanych w celach eksperymentalnych katody są wykonywane z węgla i siarki, a anody z litu. Powszechność występowania i niska cena siarki jest jej główną zaletą przy masowej produkcji, ale jej wadą jest mała przewodność elektryczna właściwa, 5 S·cm−1 w 25 °C. Powłoka węglowa na siarce zapewnia zwiększoną przewodność elektryczną w porównaniu do samej siarki. Rozwiązaniem tego problemu są węglowe nanorurki. Materiały węglowe zapewniają dużo skuteczniejszą ścieżkę przewodzenia elektronów oraz integralność strukturalną. Minusem stosowania nanorurek węglowych jest wysoki koszt ich wytwarzania.
Zużycie Jednym z najbardziej podstawowych problemów większości ogniw litowo-siarkowych jest pośrednia reakcja z elektrolitami. Podczas gdy S i są względnie nierozpuszczalne w większości elektrolitów, wiele wielosiarczków rozpuszcza się.