Lithiové baterie jsou sekundární bateriové systémy, které používají dvě různé lithium-interkalační sloučeniny, které mohou reverzibilně vkládat a extrahovat lithiové ionty jako kladné a záporné elektrody baterie. Během nabíjení se ionty lithia extrahují z krystalové mřížky materiálu kladné elektrody a po průchodu elektrolytem se vkládají do krystalové mřížky materiálu záporné elektrody, takže záporná elektroda je bohatá na lithium a kladná elektroda chudá na lithium; během vybíjení jsou ionty lithia extrahovány z krystalové mřížky materiálu záporné elektrody a procházejí skrz. Elektrolyt je poté vložen do krystalové mřížky materiálu kladné elektrody, čímž se kladná elektroda stává bohatou na lithium a záporná elektroda chudá na lithium. Tímto způsobem je rozdíl v potenciálu mezi kladnými a zápornými elektrodovými materiály vzhledem ke kovovému lithiu při vkládání a vyjímání lithiových iontů provozním napětím baterie.
