鋰電池的主要材料一般用金屬鋰或鋰合金為負極材料，由于金屬鋰是一種活潑金屬，遇水會激烈反應釋放出氫氣，所以這類鋰電池必須采用非水電解質，它們通常由有機溶劑和無機鹽組成，以不與鋰和電池其他材料發生持續的化學反應為原則，常用LiClO4、LiAsF6、LiAlCl4、LiBF4、LiBr、LiCl等無機鹽作鋰電池的電解質，而有機溶劑則一般是用PC、EC、DME、BL、THF、AN、MF中的二、三種混合作為有機溶劑使用。
鋰電池的正極活性物質常用的有：固態鹵化物如氟化銅（CuF2）、氯化銅（CuCl2）、氯化銀（AgCl）、聚氟化碳（(CF)4），固態硫化物如硫化銅(CuS)、硫化鐵(FeS)、二硫化鐵(FeS2)，固態氧化物如二氧化錳（MnO2）、氧化銅(CuO)、三氧化鉬(MoO3)、五氧化二釩(V2O5)，固態含氧酸鹽如鉻酸銀（Ag2CrO4）、鉍酸鉛（Pb2Bi2O5），固態鹵素如碘（I2），液態氧化物如二氧化硫（SO2），液態鹵氧化物如亞硫酰氯（SOCl2）。因此鋰一次電池有很多系列，常見的有鋰-二氧化錳、鋰-硫化銅、鋰-氟化碳、鋰-二氧化硫和鋰-亞硫酰氯等。