La densidad de energía de los iones de litio suele ser el doble que la del níquel-cadmio estándar. Existe potencial para mayores densidades de energía. Las características de carga son razonablemente buenas y se comportan de manera similar al níquel-cadmio en términos de descarga. El alto voltaje de la celda de 3,6 voltios permite diseños de paquetes de baterías con una sola celda. La mayoría de los teléfonos móviles actuales funcionan con una sola celda. Un paquete a base de níquel requeriría tres celdas de 1,2 voltios conectadas en serie.
La batería de iones de litio es de bajo mantenimiento, una ventaja que la mayoría de las otras químicas no pueden reclamar. No hay memoria y no se requieren ciclos programados para prolongar la vida útil de la batería. Además, la autodescarga es menos de la mitad en comparación con la del níquel-cadmio, lo que hace que los iones de litio sean muy adecuados para las aplicaciones modernas de medición de combustible. Las células de iones de litio causan poco daño cuando se desechan.
A pesar de sus ventajas generales, los iones de litio tienen sus inconvenientes. Es frágil y requiere un circuito de protección para mantener un funcionamiento seguro. Integrado en cada paquete, el circuito de protección limita el voltaje máximo de cada celda durante la carga y evita que el voltaje de la celda caiga demasiado durante la descarga. Además, se controla la temperatura de la celda para evitar temperaturas extremas. La corriente máxima de carga y descarga en la mayoría de los paquetes está limitada a entre 1C y 2C. Con estas precauciones implementadas, prácticamente se elimina la posibilidad de que se produzca un revestimiento metálico de litio debido a una sobrecarga.
El envejecimiento es una preocupación para la mayoría de las baterías de iones de litio y muchos fabricantes guardan silencio sobre este tema. Se nota cierto deterioro de la capacidad después de un año, ya sea que la batería esté en uso o no. La batería falla frecuentemente después de dos o tres años. Cabe señalar que otras sustancias químicas también tienen efectos degenerativos relacionados con la edad. Esto es especialmente cierto para el hidruro metálico de níquel si se expone a altas temperaturas ambiente. Al mismo tiempo, se sabe que los paquetes de iones de litio han funcionado durante cinco años en algunas aplicaciones.