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Esta pilha surgiu durante a corrida espacial, por volta de 1960 devido à necessidade de se conseguir baterias pequenas, com grande capacidade de armazenamento de energia, boa durabilidade e confiabilidade. Ela é constituída por um anodo de lítio metálico e o catodo é composto por um dos três grupos de substâncias:
- Sólidas com baixa solubilidade no eletrólito: Ag2CrO4 (Cromato de prata), MnO2 (Dióxido de manganês), CuO (óxido de cobre) ou CuS (Sulfeto de cobre);
- Gases solúveis no eletrólito: SO2 (Dióxido de enxofre)
- Líquidos: SOCl2 (Cloreto de tionila), POCl3 (Cloreto de fosforila)
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Como eletrólito é utilizado um solvente não aquoso, uma vez que o lítio metálico é muito reativo em água. As reações fundamentais que ocorrem no processo de descarga de uma pilha de lítio são a oxidação do lítio, seguido da redução do óxido metálico (MO).
REAÇÃO GLOBAL: Li(s) + MO(s)  LiO(s)
A pilha de lítio/dióxido de manganês fornece uma diferença de potencial em circuito aberto entre 3,0 e 3,5 V a temperatura de 25 ºC. A principal vantagem dela é o seu desempenho em temperaturas superiores a ambiente, além de não sofrer reações paralelas durante o período de armazenamento.
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