Lítiové batérie sú sekundárne batériové systémy, ktoré používajú dve rôzne lítium-interkalačné zlúčeniny, ktoré môžu reverzibilne vkladať a extrahovať lítiové ióny ako kladné a záporné elektródy batérie. Počas nabíjania sa lítiové ióny extrahujú z kryštálovej mriežky materiálu kladnej elektródy a po prechode elektrolytom sa vkladajú do kryštálovej mriežky materiálu zápornej elektródy, čím sa záporná elektróda stáva bohatou na lítium a kladná elektróda chudobnou na lítium; počas vybíjania sa lítiové ióny extrahujú z kryštálovej mriežky materiálu zápornej elektródy a prechádzajú cez ňu. Elektrolyt sa potom vloží do kryštálovej mriežky materiálu kladnej elektródy, vďaka čomu je kladná elektróda bohatá na lítium a záporná elektróda chudobná na lítium. Týmto spôsobom je rozdiel v potenciáli medzi materiálmi kladnej a zápornej elektródy v porovnaní s kovovým lítiom pri vkladaní a vyberaní lítiových iónov prevádzkovým napätím batérie.
