La densité énergétique du lithium-ion est généralement deux fois supérieure à celle du nickel-cadmium standard. Il existe un potentiel pour des densités d’énergie plus élevées. Les caractéristiques de charge sont raisonnablement bonnes et se comportent de manière similaire au nickel-cadmium en termes de décharge. La tension élevée des cellules de 3,6 volts permet des conceptions de batteries comportant une seule cellule. La plupart des téléphones mobiles actuels fonctionnent sur une seule cellule. Un pack à base de nickel nécessiterait trois cellules de 1,2 volts connectées en série.
Le lithium-ion est une batterie nécessitant peu d’entretien, un avantage auquel la plupart des autres produits chimiques ne peuvent prétendre. Il n'y a pas de mémoire et aucun cycle programmé n'est requis pour prolonger la durée de vie de la batterie. De plus, l'autodécharge est inférieure de moitié à celle du nickel-cadmium, ce qui rend le lithium-ion bien adapté aux applications modernes de jauges de carburant. Les cellules lithium-ion causent peu de dommages une fois éliminées.
Malgré ses avantages globaux, le lithium-ion présente des inconvénients. Il est fragile et nécessite un circuit de protection pour maintenir un fonctionnement sûr. Intégré à chaque pack, le circuit de protection limite la tension de crête de chaque cellule pendant la charge et empêche la tension de la cellule de chuter trop bas lors de la décharge. De plus, la température des cellules est surveillée pour éviter les températures extrêmes. Le courant maximum de charge et de décharge sur la plupart des packs est limité entre 1C et 2C. Avec ces précautions en place, la possibilité d'un placage au lithium métallique en raison d'une surcharge est pratiquement éliminée.
Le vieillissement est un problème pour la plupart des batteries lithium-ion et de nombreux fabricants restent silencieux sur ce problème. Une certaine détérioration de la capacité est perceptible au bout d'un an, que la batterie soit utilisée ou non. La batterie tombe souvent en panne après deux ou trois ans. Il convient de noter que d’autres produits chimiques ont également des effets dégénératifs liés à l’âge. Cela est particulièrement vrai pour le nickel-hydrure métallique s'il est exposé à des températures ambiantes élevées. Dans le même temps, on sait que les packs lithium-ion ont servi pendant cinq ans dans certaines applications.