Die wichtigsten Lithiumbatterien sind die in Herzschrittmachern verwendeten Lithium-Iod-Batterien und die in Mobiltelefonen verwendeten Lithium-Ionen-Batterien.
Batterien mit Lithium als Hauptbestandteil zeichnen sich unter anderem dadurch aus, dass sie sehr leicht sind, denn Lithium ist das Metall mit der geringsten Dichte, das bisher entdeckt wurde. Dieses silbrig-weiße Metall schwimmt im Wasser, weil es über die doppelte Dichte von Wasser verfüg. Das liegt daran, dass Lithium nur drei Protonen und drei Neutronen hat.
Ein besonderer Typ ist die Lithium-Iod-Batterie. Sie wurde ursprünglich für Herzschrittmacher entwickelt, ist hermetisch verschlossen, sodass keine Gase freigesetzt werden. Sie ist äußerst leicht und kann bis zu 10 Jahre lang halten. Außerdem bietet sie eine gute Spannung von 2,8 V in Verbindung mit einer hohen Ladedichte (0,8 Wh/cm³).
Die Elektroden bestehen aus Lithium und einem Iod-Komplex, die durch eine kristalline Schicht aus Lithiumiodid getrennt sind, die den Stromfluss ermöglicht. Das Lithiummetall fungiert als Anode dieser Batterie, d. h. es ist der negative Pol, der oxidiert und Elektronen verliert. Die Kathode, der positive Pol, der reduziert und Elektronen aufnimmt, ist der Iod-Komplex.
Eine weitere Lösung auf Lithiumbasis ist die Lithium-Ionen-Batterie. Ihr Name leitet sich von der Tatsache ab, dass ihr Betrieb auf der Bewegung von Lithium-Ionen (Li+) beruht. Sie wird derzeit häufig in Mobiltelefonen verwendet.
Es gibt auch Knopfzellen auf Alkali Basis, die jedoch im Vergleich zu den oben genannten Beispielen eine wesentlich geringere Kapazität und eine wesentlich weniger stabile Spannung aufweisen.