Litijumske baterije su sekundarni sistemi baterija koji koriste dva različita litijum-interkalirajuća jedinjenja koja mogu reverzibilno ubaciti i ekstrahovati litijumske jone kao pozitivne i negativne elektrode baterije. Tokom punjenja, litijum joni se ekstrahuju iz kristalne rešetke materijala pozitivne elektrode i ubacuju u kristalnu rešetku materijala negativne elektrode nakon prolaska kroz elektrolit, čineći negativnu elektrodu bogatom litijumom, a pozitivnu elektrodu siromašnom litijumom; tokom pražnjenja, joni litijuma se ekstrahuju iz kristalne rešetke materijala negativne elektrode i prolaze kroz elektrolit se zatim ubacuje u kristalnu rešetku materijala pozitivne elektrode, čineći pozitivnu elektrodu bogatu litijumom, a negativnu elektrodu siromašnom litijumom. Na ovaj način, razlika u potencijalu između materijala pozitivne i negativne elektrode u odnosu na metalni litijum prilikom umetanja i ekstrakcije litijum jona je radni napon baterije.
