La batteria agli ioni di litio (a volte batteria agli ioni di litio o LIB) è un membro di una famiglia di tipi di batterie ricaricabili in cui gli ioni di litio si spostano dall'elettrodo negativo all'elettrodo positivo durante la scarica e tornano durante la carica. Le batterie agli ioni di litio utilizzano un composto di litio intercalato come materiale dell'elettrodo, rispetto al litio metallico utilizzato nella batteria al litio non ricaricabile.
Le batterie agli ioni di litio sono comuni nell'elettronica di consumo. Sono uno dei tipi più popolari di batterie ricaricabili per l'elettronica portatile, con una delle migliori densità di energia, nessun effetto memoria e solo una lenta perdita di carica quando non vengono utilizzate. Oltre all'elettronica di consumo, le LIB stanno diventando sempre più popolari anche per applicazioni militari, veicoli elettrici e aerospaziali. La ricerca sta producendo un flusso di miglioramenti alla tecnologia LIB tradizionale, concentrandosi su densità energetica, durata, costi e sicurezza intrinseca.
Chimica, prestazioni, costi e caratteristiche di sicurezza variano tra i tipi di LIB. L'elettronica portatile utilizza principalmente LIB a base di ossido di cobalto di litio (LiCoO2), che offre un'elevata densità di energia, ma presenta noti problemi di sicurezza, soprattutto se danneggiato. Il litio ferro fosfato (LFP), l'ossido di litio manganese (LMO) e l'ossido di cobalto litio nichel manganese (NMC) offrono una densità di energia inferiore, ma una vita più lunga e una sicurezza intrinseca. Queste sostanze chimiche sono ampiamente utilizzate per strumenti elettrici, apparecchiature mediche e altri ruoli. NMC in particolare è uno dei principali contendenti per le applicazioni automobilistiche. L'ossido di alluminio e nichel-cobalto al litio (NCA) e il titanato di litio (LTO) sono progetti speciali rivolti a particolari ruoli di nicchia.