金屬鋰的電極電位在所有金屬中最低(-3．05V)，放電容量最大。因此，選用金屬鋰作電池負極可以獲得高電壓和高的比能量。
工業上以金屬鋰為負極的一次鋰電池，由于具有工作電壓高，比能量大，使用壽命長，自放電小等優點，已廣泛應用于軍事和小型民用電器如移動電話、照相機、手提電腦等設備中作移動電源。
鋰二次電池是以金屬鋰或鋰鋁合金作負極，以具有層狀結構的硫化物為正極。二硫化物成為鋰離子嵌入-脫出的電極，金屬鋰自身的結構不發生變化，在充放電循環過程中，放電反應金屬鋰溶解，充電反應析出鋰，由于金屬鋰與有機電解液中的少量水分反應，在鋰表面會生成SEI膜(固體電解質界面膜)，SEI膜允許鋰離子通過，而不允許溶劑分子通過，對金屬鋰起保護作用，有利于鋰的化學穩定性。但金屬鋰負極在充放電過程中容易形成鋰枝晶，刺穿電池隔膜，引起電池內部短路，使電池充放電效率降低，循環壽命縮短，安全性能變差。所以，鋰二次電池至今尚未實現產業化。
鋰離子電池是以嵌鋰化合物替代鋰二次電池中的金屬鋰負極，因此，對正極材料的要求不同于鋰二次電池。首先，正極材料必須選用富含鋰的層狀化合物，該化合物既要提供充放電反應過程在正負極之間嵌入-脫出循環所需要的鋰，又要提供在負極表面形成SEI膜所需要的鋰；其次，負極材料(如層狀碳)相對金屬鋰有一定的嵌鋰電位，正極材料必須相對金屬鋰有較高的嵌鋰電位；第三，由于負極(如碳)的比容量(約320mAh•g-1)較大，為保證電池的循環壽命等性能，正極材料用量較大。目前，能符合鋰電池高電壓、高比能量、循環壽命長等性能的正極材料主要有LiCoO2，LiNiO2，LiMnO4等。
