סוללות ליתיום הן מערכות סוללות משניות המשתמשות בשתי תרכובות שונות המשולבות ליתיום שיכולות להכניס ולחלץ יוני ליתיום בצורה הפיכה כאלקטרודה החיובית והשלילית של הסוללה. במהלך הטעינה, יוני ליתיום מופקים מסבכת הגביש של חומר האלקטרודה החיובית ומוכנסים לסריג הגבישי של חומר האלקטרודה השלילית לאחר מעבר דרך האלקטרוליט, מה שהופך את האלקטרודה השלילית לעשירה בליתיום והאלקטרודה החיובית דלה בליתיום; במהלך פריקה, יוני ליתיום מופקים מסבכת הגביש של חומר האלקטרודה השלילית ועוברים דרכו. לאחר מכן מוחדר האלקטרוליט לסריג הגבישי של חומר האלקטרודה החיובית, מה שהופך את האלקטרודה החיובית לעשירה בליתיום ואת האלקטרודה השלילית לענייה בליתיום. באופן זה, ההבדל בפוטנציאל בין חומרי האלקטרודה החיוביים והשליליים ביחס לליתיום מתכתי בעת הכנסת וחילוץ יוני ליתיום הוא מתח הפעולה של הסוללה.
