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Le batterie al litio sono batterie primarie che hanno litio metallico come anodo. Questi tipi di batterie sono anche chiamate batterie al litio-metallo.

Si distinguono dalle altre batterie per l'elevata densità di carica (lunga durata) e l'alto costo per unità. A seconda del design e dei composti chimici utilizzati, le celle al litio possono produrre tensioni da 1,5 V (paragonabili a una batteria zinco-carbone o alcaline) a circa 3,7 V.

Le batterie al litio primarie usa e getta devono essere distinte da quelle agli ioni di litio secondari o da quelle ai polimeri di litio,  che sono batterie ricaricabili. Il litio è particolarmente utile, poiché i suoi ioni possono essere disposti in modo da spostarsi tra l'anodo e il catodo, usando un composto di litio intercalato come materiale catodico ma senza utilizzare il metallo al litio come materiale anodo. Il litio puro reagirà istantaneamente con acqua o persino umidità nell'aria; il litio nelle batterie agli ioni di litio è in un composto meno reattivo.

Le batterie al litio sono ampiamente utilizzate nei dispositivi elettronici di consumo portatili e nei veicoli elettrici che vanno dai veicoli di dimensioni standard ai giocattoli radiocomandati. Il termine "batteria al litio" si riferisce a una famiglia di diverse tipologie, che comprende molti tipi di catodi ed elettroliti ma tutti con litio metallico come anodo.

Il tipo più comune di batteria al litio utilizzata nelle applicazioni di consumo utilizza litio metallico come anodo e biossido di manganese come catodo, con un sale di litio disciolto in un solvente organico.