В работе представлены результаты исследований процессов интеркаляции ионов лития в лазерно облучённый нанодисперсный диоксид титана. Экспериментально установлены режимы лазерной обработки, при которых степень «гостевой» нагрузки и соответственно удельная энергетическая ёмкость соответствующих электрохимических источников тока достигает максимума. Установлены термодинамические особенности токообразования и кинетика процессов внедрения ионов лития в катодный материал.