باتری لیتیومی نوعی باتری است که از فلز لیتیوم یا آلیاژ لیتیوم به عنوان یک ماده الکترود مثبت/منفی با استفاده از محلول الکترولیت غیرآبی ساخته شده است. در سال 1912، باتری های لیتیوم فلزی برای اولین بار توسط گیلبرت ان. لوئیس پیشنهاد و مورد مطالعه قرار گرفت. در دهه 1970، MS Whittingham پیشنهاد داد و شروع به مطالعه باتری های لیتیوم یون کرد. از آنجایی که خواص شیمیایی فلز لیتیوم بسیار فعال است، پردازش، نگهداری و استفاده از فلز لیتیوم دارای الزامات زیست محیطی بسیار بالایی است. با توسعه علم و فناوری، باتری های لیتیومی به جریان اصلی تبدیل شده اند.
باتری‌های لیتیومی را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد: باتری‌های لیتیوم فلزی و باتری‌های لیتیوم یون. باتری های لیتیوم یونی حاوی لیتیوم فلزی نیستند و قابل شارژ هستند. نسل پنجم باتری های قابل شارژ، باتری های لیتیوم فلزی، در سال 1996 متولد شد و ایمنی، ظرفیت خاص، میزان خود تخلیه و نسبت عملکرد به قیمت بهتر از باتری های لیتیوم یونی است. با توجه به الزامات فنی بالای خود، تنها چند شرکت در کشور اقدام به تولید این باتری لیتیوم فلزی می کنند.