锂离子电池能量密度，指的是单位体积或单位重量的电池，能够存储和释放的电量，其单位有两种：Wh/kg，Wh/L，分别表重量比能量和体积比能量。这里的电量，是上面提到的容量(Ah)与工作电压(V)的积分。在应用的时候，能量密度这个指标比容量更具有指导性意义。
基于当前的锂离子电池技术，能够达到的能量密度水平大约在100~200Wh/kg，这一数值还是比较低的，在许多场合都成为锂离子电池应用的瓶颈。这一问题同样出现在电动汽车领域，在体积和重量都受到严格限制的情况下，电池的能量密度决定了电动汽车的单次大行驶里程，于是出现了“里程”这一特有的名词。如果要使得电动汽车的单次行驶里程达到500公里(与传统燃油车相当)，电池单体的能量密度必须达到300Wh/kg以上。
锂离子电池能量密度的提升，是一个缓慢的过程，远低于集成电路产业的摩尔定律，这就造成了电子产品的性能提升与电池的能量密度提升之间存在一个剪刀差，并且随着时间不断扩大。
在所有元素中，锂具有最负的标准电极电位(－3.045V vs. SHE，即相对于标准氢电极为－3.045V)，且锂原子得失1mol电子所需的质量最轻(原子量为6.94g/mol，密度为0.53g/cm3)。锂的理论比容量可达到3860Ah/kg，而锌和铅分别只有820Ah/kg和260Ah/kg。因此，以锂作为负极的电池具有电压高和理论能量密度高等特点。锂电池的研究历史可以追溯到20世纪50年，一次锂电池于70年进入实用化，bao括Li/MnO2电池、Li/SO2电池、Li/SOCl2电池和Li/(CF)n电池等。为了实现能源的可持续性，人们开始研究锂二次电池。
Stanford大学团队于1970年研究嵌入化学反应，采用TiS2作为正极，以锂作为负极，制成了嵌入式正极材料锂二次电池[2]，由于锂的枝晶问题影响电池安全，以加拿大Moli公司1990年电池产品发生安全事故为标志，以锂为负极的二次电池技术研究进入低潮，之后即进入锂离子电池时。Armand等于1977年报道了锂石墨插层化合物等[3]，至1980年基本形成了嵌入化合物作为锂离子电池电极的概念[4]，同年，Good enough等合成出层状嵌入化合物LiMO2(M=Co，Ni，Mn)，并且发现其中的锂离子可逆的脱嵌和嵌入[5]，钴酸锂成为锂离子电池的{dy}正极材料。1990年，日本公司开发出个商业化的锂离子电池[6]，全球开始兴起了锂离子电池研究的热潮。
锂离子电池工作原理见图5。电池负极一般是碳素材料，正极是含锂的过渡氧化物LiCoO2或LiMn2O4，LiFePO4等，电解质是锂盐的有机溶液或聚合物。充电时，正极中的锂离子脱离LiCoO2或LiMn2O4晶体，经过电解质嵌入碳材料负极；放电时则相反。用LiCoO2作正极活性物质的锂离子电池反应为：
放电时：Li1－xCoO2＋LixC6→LiCoO2＋6C；
充电时：LiCoO2＋6C→Li1－xCoO2＋LixC6。
锂离子电池具有工作电压高、重量轻、体积小、无记忆效应、自放电率低、循环寿命长等优点，已广泛应用于移动电话、笔记本电脑、PDA等移动终端产品。纯电动汽车动力电池的容量决定了车辆的续航能力，大电流放电能力决定车辆加速能力，因此，高比能量和大功率锂离子电池成为选的电动汽车电池
锂－亚硫酰氯电池是比能量高的一种，目前可达到500Wh/kg或1000Wh/L的水平。它的额定电压是3 6V，以中等电流放电时具有极其平坦的 3 4V放电特性（可在90％容量范围内平坦地放电，保持不大的变化）。
电池可以在－40℃～＋85℃范围内工作，但在－40℃时的容量约为常温容量的 50％。自放电率低（年自放电率≤1％）、储存寿命长达10年以上。
以1＃（尺寸码D）镍镉电池与1＃锂－亚硫酰氯电池的比能量作一个比较：1＃镍镉电池的额定电压为1 2V，容量为5000mAh；1＃锂－亚硫酰氯的额定电压为3 6V，容量为10000mAh，则后者的比能量比前者大6倍！
应用注意事项
上述两种锂电池是一次性电池，不可充电（充电时有危险！）；电池正负极之间不可短路；不可以过大电流放电（超过大放电电流放电）；电池使用至终止放电电压时，应从电子产品中及时取出；用完的电池不可挤压、焚烧及拆卸；不可超过规定温度范围使用。由于锂电池的电压高于普通电池或镍镉电池，使用时不要搞错以免损坏电路。通过熟悉型号中的CR、ER就可以知道它的种类及额定电压。在购买新电池时，一定要按原来的型号来买，否则会影响电子产品性能。
