Litiumbatterier är sekundära batterisystem som använder två olika litium-interkalerande föreningar som reversibelt kan infoga och extrahera litiumjoner som batteriets positiva och negativa elektroder. Under laddning extraheras litiumjoner från det positiva elektrodmaterialets kristallgitter och förs in i det negativa elektrodmaterialets kristallgitter efter att ha passerat genom elektrolyten, vilket gör den negativa elektroden rik på litium och den positiva elektroden fattig på litium; under urladdning extraheras litiumjoner från det negativa elektrodmaterialets kristallgitter och passerar genom. Elektrolyten förs sedan in i det positiva elektrodmaterialets kristallgitter, vilket gör den positiva elektroden rik på litium och den negativa elektroden fattig på litium. På detta sätt är skillnaden i potential mellan de positiva och negativa elektrodmaterialen i förhållande till metalliskt litium vid insättning och utvinning av litiumjoner batteriets driftsspänning.
