Bateri litium-ion (kadangkala bateri Li-ion atau LIB) ialah ahli keluarga jenis bateri boleh dicas semula di mana ion litium bergerak dari elektrod negatif ke elektrod positif semasa nyahcas, dan kembali semasa mengecas. Bateri li-ion menggunakan sebatian litium berinterkalasi sebagai bahan elektrod, berbanding litium logam yang digunakan dalam bateri litium tidak boleh dicas semula.
Bateri litium-ion adalah biasa dalam elektronik pengguna. Ia adalah salah satu jenis bateri boleh dicas semula yang paling popular untuk elektronik mudah alih, dengan salah satu ketumpatan tenaga terbaik, tiada kesan memori, dan hanya kehilangan cas yang perlahan apabila tidak digunakan. Di luar elektronik pengguna, LIB juga semakin popular untuk aplikasi ketenteraan, kenderaan elektrik dan aeroangkasa. Penyelidikan menghasilkan aliran penambahbaikan kepada teknologi LIB tradisional, memfokuskan pada ketumpatan tenaga, ketahanan, kos dan keselamatan intrinsik.
Ciri kimia, prestasi, kos dan keselamatan berbeza-beza mengikut jenis LIB. Elektronik pegang tangan kebanyakannya menggunakan LIB berdasarkan litium kobalt oksida(LiCoO2), yang menawarkan ketumpatan tenaga yang tinggi, tetapi mempunyai kebimbangan keselamatan yang terkenal, terutamanya apabila rosak. Litium besi fosfat (LFP), litium mangan oksida (LMO) dan litium nikel mangan kobalt oksida (NMC) menawarkan ketumpatan tenaga yang lebih rendah, tetapi hayat lebih lama dan keselamatan yang wujud. Kimia ini digunakan secara meluas untuk alat elektrik, peralatan perubatan, dan peranan lain. NMC khususnya adalah pesaing utama untuk aplikasi automotif. Litium nikel kobalt aluminium oksida (NCA) dan litium titanat (LTO) ialah reka bentuk khusus yang bertujuan untuk peranan khusus tertentu.