Lithiumbatterijen zijn een breed begrip van batterijen en de soorten lithiumbatterijen variëren volgens verschillende classificatienormen.
Naast de bovenstaande classificatie is de belangrijkste classificatiemethode natuurlijk dat lithiumbatterijen kunnen worden onderverdeeld in twee categorieën op basis van de interne structuur en grondstoffen, lithium-ionbatterijen en lithiummetaalbatterijen. Lithium-ionbatterijen gebruiken meestal koolstofmaterialen als de negatieve elektrode en lithiumbevattende verbindingen als de positieve elektrode.
Er is geen metaallithium, maar er bestaan alleen lithiumionen. Lithium-metaalbatterijen gebruiken mangaandioxide als het positieve elektrodemateriaal, metaallithium of gelegeerd metaal als het negatieve elektrodemateriaal en gebruiken een niet-hydrolyseerbare elektrolytoplossing.