Baterai litium adalah sistem baterai sekunder yang menggunakan dua senyawa interkalasi litium berbeda yang dapat memasukkan dan mengekstrak ion litium secara terbalik sebagai elektroda positif dan negatif baterai. Selama pengisian, ion litium diekstraksi dari kisi kristal bahan elektroda positif dan dimasukkan ke dalam kisi kristal bahan elektroda negatif setelah melewati elektrolit, membuat elektroda negatif kaya akan litium dan elektroda positif miskin litium; selama pelepasan, ion litium diekstraksi dari kisi kristal bahan elektroda negatif dan melewati Elektrolit kemudian dimasukkan ke dalam kisi kristal bahan elektroda positif, membuat elektroda positif kaya akan litium dan elektroda negatif miskin litium. Dengan cara ini, perbedaan potensial antara bahan elektroda positif dan negatif relatif terhadap logam litium saat memasukkan dan mengekstraksi ion litium adalah tegangan pengoperasian baterai.
