แบตเตอรี่ลิเธียมเป็นระบบแบตเตอรี่สำรองที่ใช้สารประกอบระหว่างลิเธียมที่แตกต่างกันสองตัว ซึ่งสามารถแทรกและแยกลิเธียมไอออนแบบย้อนกลับเป็นขั้วไฟฟ้าบวกและลบของแบตเตอรี่ได้ ในระหว่างการชาร์จ ลิเธียมไอออนจะถูกสกัดจากตาข่ายคริสตัลของวัสดุอิเล็กโทรดบวก และแทรกเข้าไปในตาข่ายคริสตัลของวัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบหลังจากผ่านอิเล็กโทรไลต์ ทำให้อิเล็กโทรดเชิงลบอุดมไปด้วยลิเธียมและอิเล็กโทรดบวกมีลิเธียมต่ำ ในระหว่างการคายประจุ ลิเธียมไอออนจะถูกสกัดจากตาข่ายคริสตัลของวัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบและผ่านเข้าไป จากนั้นอิเล็กโทรไลต์จะถูกแทรกเข้าไปในตาข่ายคริสตัลของวัสดุอิเล็กโทรดบวก ทำให้อิเล็กโทรดบวกอุดมไปด้วยลิเธียมและอิเล็กโทรดเชิงลบมีลิเธียมต่ำ ด้วยวิธีนี้ ความแตกต่างของศักยภาพระหว่างวัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบที่สัมพันธ์กับลิเธียมโลหะเมื่อใส่และแยกลิเธียมไอออนคือแรงดันไฟฟ้าในการทำงานของแบตเตอรี่
