Litíum rafhlöður eru auka rafhlöðukerfi sem nota tvö mismunandi litíum-fléttandi efnasambönd sem geta afturkræf sett inn og dregið út litíumjónir sem jákvæð og neikvæð rafskaut rafhlöðunnar. Við hleðslu eru litíumjónir dregin út úr kristalgrind jákvæða rafskautsefnisins og sett í kristalgrindur neikvæða rafskautsefnisins eftir að hafa farið í gegnum raflausnina, sem gerir neikvæða rafskautið ríkt af litíum og jákvæða rafskautið fátækt af litíum; við losun eru litíumjónir dregin út úr kristalgrindinni á neikvæða rafskautsefninu og fara í gegnum Raflausnin er síðan sett inn í kristalgrindur jákvæða rafskautsefnisins, sem gerir jákvæða rafskautið ríkt af litíum og neikvæða rafskautið fátækt af litíum. Á þennan hátt er munurinn á möguleikum á jákvæðu og neikvæðu rafskautsefninu miðað við málmlitíum þegar litíumjónir eru settar í og teknar út, rekstrarspenna rafhlöðunnar.
