Litij-ionska baterija (Li-Ion) predstavlja velik napredak u evoluciji punjivih baterija. Kao osnovnu aktivnu tvar koristi litij, jedan od najlakših metala, stoga se odlikuje vrlo malom masom. Jedna od najvećih prednosti joj je vrlo velika gustoća energije, dvostruko veća od NiMH baterije, a odlikuje je i tri puta veći nazivni napon od niklenih baterija (3.6V u odnosu na 1.2V). Za razliku od baterija na bazi nikla, Li-Ion baterija ne zahtijeva nikakvo održavanje jer ne pati ni od memorijskog ni od kristalizacijskog efekta - moguće ju je puniti bilo kada i nema potrebe za periodičkim pražnjenjem. Zahvaljujući prethodno navedenim osobinama i životnom vijeku od 500 do 1.000 ciklusa, Li-Ion baterija se danas najviše koristi u malim prijenosnim elektronskim uređajima široke potrošnje kao što su mobiteli, PDA računala, bežične slušalice, bluetooth slušalice, MP3 playeri, fotoaparati...
Vrlo slična Li-Ion bateriji je Litij-Polimer (Li-Poly) baterija, također na bazi litija. Litij-polimer tehnologija koristi suhi polimerski elektrolit, izgledom nalik na plastičnu foliju, te iz tog razloga ova baterija može biti tanja od dva milimetra. Kao nedostatak se navodi kraći vijek trajanja (približno jednak NiMH bateriji), te veća osjetljivost na niske temperature.
