Le batterie al litio di solito hanno due forme: cilindriche e quadrate. L'interno della batteria adotta una struttura di avvolgimento a spirale, che è separata tra gli elettrodi positivi e negativi con un materiale isolante in pellicola di polietilene molto fine e altamente permeabile. L'elettrodo positivo comprende un collettore di corrente composto da ossido di litio cobalto (o nichel litio cobalto manganese, manganato di litio, fosfato ferroso di litio, ecc.) e un foglio di alluminio. L'elettrodo negativo è costituito da un collettore di corrente costituito da materiale di carbonio grafitizzato e lamina di rame. La batteria è riempita con una soluzione elettrolitica organica. E' inoltre dotato di valvola di sicurezza ed elemento PTC (uso parzialmente cilindrico) per proteggere la batteria da danneggiamenti in caso di condizioni anomale e cortocircuiti in uscita.
La tensione di una batteria al litio a cella singola è 3,7 V (3,2 V per l'elettrodo positivo del fosfato ferroso di litio) e la capacità della batteria non è infinita, quindi è spesso necessario collegare in serie e in parallelo la batteria al litio a cella singola per soddisfare le esigenze di diverse occasioni.