金属锂的电极电位在所有金属中最低(-3．05V)，放电容量最大。因此，选用金属锂作电池负极可以获得高电压和高的比能量。
工业上以金属锂为负极的一次锂电池，由于具有工作电压高，比能量大，使用寿命长，自放电小等优点，已广泛应用于军事和小型民用电器如移动电话、照相机、手提电脑等设备中作移动电源。
锂二次电池是以金属锂或锂铝合金作负极，以具有层状结构的硫化物为正极。二硫化物成为锂离子嵌入-脱出的电极，金属锂自身的结构不发生变化，在充放电循环过程中，放电反应金属锂溶解，充电反应析出锂，由于金属锂与有机电解液中的少量水分反应，在锂表面会生成SEI膜(固体电解质界面膜)，SEI膜允许锂离子通过，而不允许溶剂分子通过，对金属锂起保护作用，有利于锂的化学稳定性。但金属锂负极在充放电过程中容易形成锂枝晶，刺穿电池隔膜，引起电池内部短路，使电池充放电效率降低，循环寿命缩短，安全性能变差。所以，锂二次电池至今尚未实现产业化。
锂离子电池是以嵌锂化合物替代锂二次电池中的金属锂负极，因此，对正极材料的要求不同于锂二次电池。首先，正极材料必须选用富含锂的层状化合物，该化合物既要提供充放电反应过程在正负极之间嵌入-脱出循环所需要的锂，又要提供在负极表面形成SEI膜所需要的锂；其次，负极材料(如层状碳)相对金属锂有一定的嵌锂电位，正极材料必须相对金属锂有较高的嵌锂电位；第三，由于负极(如碳)的比容量(约320mAh•g-1)较大，为保证电池的循环寿命等性能，正极材料用量较大。目前，能符合锂电池高电压、高比能量、循环寿命长等性能的正极材料主要有LiCoO2，LiNiO2，LiMnO4等。
