Lithium-undirstaða rafhlöður er skipt í litíum rafhlöður og litíum-jónarafhlöður. Farsímar og fartölvur nota litíum-jónarafhlöður, venjulega kallaðar litíumrafhlöður. Þessar rafhlöður nota yfirleitt efni sem innihalda litíum sem rafskaut og eru dæmigerðar fyrir nútíma hágæða rafhlöður. Hins vegar eru sannar litíum rafhlöður sjaldan notaðar í hversdags rafeindavörur vegna mikillar öryggisáhættu.
Lithium-rafhlöður voru fyrst þróaðar með góðum árangri af Sony Corporation í Japan árið 1990. Þær fela í sér að fella litíumjónir í kolefni (jarðolíukoks og grafít) til að mynda neikvæða rafskautið (hefðbundnar litíumrafhlöður nota litíum eða litíum málmblöndur sem neikvæða rafskautið). Jákvæð rafskautsefnið sem almennt er notað er LixCoO2, en LixNiO2 og LixMnO4 eru einnig notuð. Raflausnin er LiPF6 + díetýlenkarbónat (EC) + dímetýlkarbónat (DMC).
Jarðolíukoks og grafít eru ó-eitruð og mikil auðlind fyrir neikvæða rafskautið. Innfelling litíumjóna í kolefni sigrar mikla hvarfvirkni litíums og leysir öryggisvandamál hefðbundinna litíumrafhlöðu. Jákvæð rafskautið LixCoO2 nær háum hleðslu-/losunarafköstum og líftíma, sem dregur úr kostnaði. Í stuttu máli, heildarafköst litíum-jónarafhlöðu hafa batnað. Gert er ráð fyrir að litíum-jónarafhlöður muni taka stóra markaðshlutdeild á 21. öldinni.
