Til að þróa-afkastameiri litíum-jónarafhlöður hafa vísindamenn rannsakað ýmis efni, sem hefur leitt til framleiðslu áður óþekktra vara. Til dæmis eru litíum-jón brennisteinsdíoxíð rafhlöður og litíum-ion þíónýl klóríð rafhlöður alveg einstakar. Jákvæð rafskautsvirkt efni þeirra er einnig leysir raflausnarinnar. Þessi uppbygging birtist aðeins í rafefnafræðilegum kerfum sem eru ekki-vatnskennd. Þess vegna hafa rannsóknir á litíum rafhlöðum einnig stuðlað að þróun rafefnafræðilegra kenninga fyrir ó-vatnskennd kerfi. Auk þess að nota ýmis ó-vatnskennd leysiefni, hafa rannsóknir einnig verið gerðar á þunnt-fjölliða rafhlöðum.
Lithium-rafhlöður eru mikið notaðar í orkugeymslukerfum eins og vatnsafli, varmaorku, vindorku og sólarorkuverum; truflanir aflgjafar fyrir fjarskipti; og í rafmagnsverkfærum, rafhjólum, rafmótorhjólum, rafbílum, herbúnaði, geimferðum og mörgum öðrum sviðum.
Lithium-rafhlöður, með einstaka frammistöðukostum sínum, hafa verið mikið notaðar í færanleg rafeindatæki eins og fartölvur, myndavélar og farsímasamskipti. Há-afkastagetu litíum-jónarafhlöður hafa hafið tilraunanotkun í rafknúnum ökutækjum og búist er við að þær verði einn helsti aflgjafi rafknúinna farartækja á 21. öldinni, með notkun einnig í gervihnöttum, geimferðum og orkugeymslu. Þetta er knúið áfram af orkuskorti og alþjóðlegum umhverfisþrýstingi. Litíum rafhlöður eru mikið notaðar í rafbílaiðnaðinum, sérstaklega með tilkomu litíum járn fosfat rafhlöður, sem hefur enn frekar stuðlað að þróun og beitingu litíum rafhlöðuiðnaðarins.
