סוללות ליתיום מגיעות בדרך כלל בשתי צורות: גלילית ומרובעת. החלק הפנימי של הסוללה מאמץ מבנה מתפתל ספירלי, המופרד בין האלקטרודות החיוביות והשליליות עם חומר בידוד סרט פוליאתילן עדין מאוד וחדיר מאוד. האלקטרודה החיובית כוללת קולט זרם המורכב מתחמוצת ליתיום קובלט (או ניקל ליתיום קובלט מנגן, ליתיום מנגן, ליתיום ברזל פוספט וכו') ורדיד אלומיניום. האלקטרודה השלילית מורכבת מקולט זרם המורכב מחומר פחמן בגרפיט ומנייר נחושת. הסוללה מלאה בתמיסת אלקטרוליטים אורגנית. כמו כן, הוא מצויד בשסתום בטיחות ואלמנט PTC (שימוש גלילי חלקית) כדי להגן על הסוללה מפני נזק במקרה של תנאים חריגים וקצרי פלט.
המתח של סוללת ליתיום חד-תאית הוא 3.7V (3.2V עבור האלקטרודה החיובית של ליתיום ברזל פוספט), וקיבולת הסוללה אינה אינסופית, כך שלעתים קרובות יש צורך לסדר ולהקביל את סוללת הליתיום החד-תאית כדי לעמוד בה. הדרישות של אירועים שונים.