全釩液流電池以不同價態的釩離子溶液分別作為正極和負極的活性物質，儲存在各自的電解液儲罐中。在電池的充放電實驗中，電解液在泵的作用下，由外置的儲液槽循環通過電池的正負極室，在電極表面發生氧化還原反應，從而實現電池的充放電。
鋰離子電池實際上是壹種鋰離子濃縮電池，正負極由兩種不同的鋰離子嵌入化合物組成。充電時，Li+從正極脫出，通過電解質嵌入負極。負電極處於富鋰狀態，正電極處於貧鋰狀態。同時，電子的補償電荷從外部電路提供給碳負極，以確保負極的電荷平衡。相反，Li+從負極脫嵌並通過電解質插入正極，正極處於富鋰狀態。
在正常充放電條件下，鋰離子在層狀碳材料和層狀氧化物的層間進行插層和脫附，壹般只引起層間距的變化，不破壞晶體結構。在充放電過程中，負極材料的化學結構基本保持不變。因此，從充放電反應的可逆性來看，鋰離子電池反應是壹個理想的可逆反應。
釩電池的能量儲存在電解液中。增加電解液儲存罐的容積或增加電解液的濃度可以增加電池的容量。即對於同樣功率輸出的釩電池，容量可以根據需求隨意調節，非常適合大容量儲能應用；鋰電池的容量與正負極材料有關。
釩電池的輸出功率由電池堆中參與反應的面積決定，通過增減單體電池和不同電池組的串並聯可以滿足不同的功率要求。目前美國商業化示範運行的釩電池功率已經達到6000kW。鋰電池很難達到這麽大的儲能容量。
釩電池充放電不涉及固態反應，電解液理論壽命無限，可長期使用。鋰電池涉及固態反應，電解液使用壽命有限；釩電池反應速度快，可以瞬間啟動。運行時充放電狀態切換僅需0.02秒，響應速度為1毫秒。
釩電池理論充放電時間比為1: 1(實際運行為1.5-1.7: 1)，支持頻繁大電流充放電，深度充放電對電池壽命影響不大。在充放電狀態下，電池的正負極活性物質都是液相，不會出現鎳氫電池、鋰離子電池等電池原因。