И чаю, и чая. и чай - все правильно.Вот: "Правильны оба варианта: хочу чая и хочу чаю, а ещё верно – хочу чай. При переходных глаголах имя существительное (или местоимение) обычно стоит в винительном падеже без предлога: купил хлеб, сахар, масло; выпьет сок, молоко; хочу чай, сливки. Но вместо винительного падежа может быть употреблён родительный – при указании на часть предмета (как в Вашем случае) , а также при отрицании: купил хлеба, сахара, масла (не купил хлеба, сахара, масла) ; выпьет сока, молока (не выпьет сока, молока) ; хочу чая (чаю) , сливок (не хочу чая, сливок) . Существительное чай  в родительном падеже имеет вариантные окончания – чая, чаю; поэтому можно сказать и хочу чая, и хочу чаю. Ну и, естественно, при переходном глаголе хотеть можно употребить и винительный падеж - чай: хочу чай. Кстати, это же существительное имеет вариантные окончания и в предложном падеже: в чае и в чаю. P.S. Ну а если уж склонять это существительное в единственном числе, то правильно будет так: И. чай Р. чая, чаю Д. чаю В. чай Т. чаем П. о (в) чае, в чаю. Вариантные падежные окончания в русском языке далеко не редкость, потому что в древнерусском языке было 5 типов склониния, а не 3, как сейчас, вот остатки прежних склониний и дают о себе иной раз знать в вариантных окончаниях."