在金屬鋰一次電池的開發中，初期選擇傳統正極材料，如Ag、Cu、Ni的化合物的電化學性能一直達不到要求，人們不得不尋找新的正極材料。1970年，日本Sanyo公司利用二氧化錳作為正極材料，造出了人類第一塊商品鋰電池。1973年松下開始量產正極活性物質為氟化炭材料作正極的鋰原電池。

1976年，以碘為正極的鋰碘原電池問世。上世紀80年代以后，鋰的開采成本大幅度降低，鋰電池開始商業化。

早期金屬鋰電池屬于一次電池，這種電池只能一次性使用、不能充電。鋰電池的成功極大地激發了人們繼續研發可充電電池的熱情，開發鋰充電電池的序幕就此拉開。

1972年，美國?？松?Exxon)公司采用二硫化鈦作為正極材料，金屬鋰作為負極材料，開發出世界上第一個金屬鋰充電電池。這款可充電鋰電池就擁有可深度充放電1000次且每次循環的損失不超過0.05%的優良性能。

鋰充電電池研究曾經非常深入，但直到今天為止，以金屬鋰為負極的充電電池仍然沒有商業化生產。這是因為鋰充電電池一直沒有解決充電的安全性問題。當鋰電池充電時，鋰離子在陰極獲得電子析出金屬鋰。在理想狀態，金屬鋰應該像水(金屬鋰)倒在地面(電極)上，鋪上平平的一層。但是，金屬鋰在陰極上的沉積，卻像在地上長了一棵樹一樣，形成樹枝狀的結構。這些樹枝狀的金屬鋰經過多次充放電，等樹枝長的足夠大就能從正極連到了負極，造成電池內部短路，可能引起電池起火或者爆炸。1989年以后大多數企業停止了對鋰二次電池的開發。