بطاريات الليثيوم هي أنظمة بطاريات ثانوية تستخدم مركبين مختلفين من مركبات الليثيوم المقحمة التي يمكنها إدخال واستخلاص أيونات الليثيوم بشكل عكسي كأقطاب كهربائية موجبة وسالبة للبطارية. أثناء الشحن، يتم استخراج أيونات الليثيوم من الشبكة البلورية لمادة القطب الموجب وإدخالها في الشبكة البلورية لمادة القطب السالب بعد المرور عبر المنحل بالكهرباء، مما يجعل القطب السالب غنيًا بالليثيوم والقطب الموجب فقيرًا بالليثيوم؛ أثناء التفريغ، يتم استخراج أيونات الليثيوم من الشبكة البلورية لمادة القطب السالب وتمريرها عبر المنحل بالكهرباء ثم يتم إدخالها في الشبكة البلورية لمادة القطب الموجب، مما يجعل القطب الموجب غنيًا بالليثيوم والقطب السالب فقيرًا بالليثيوم. وبهذه الطريقة، فإن فرق الجهد بين مواد القطب الموجب والسالب بالنسبة لليثيوم المعدني عند إدخال واستخلاص أيونات الليثيوم هو جهد تشغيل البطارية.
