各種鋰原電池總放電反應機理見表14.4，此表同時也列出了每種電池的理論電壓。鋰負極的放電機理是鋰被氧化生成鋰離子，并釋放出一個電子：
電子通過外部電路移動到正極，在正極上該電子與正極活性物質反應，使正極活性物質被還原。同時，小（半徑為0. 06nm）而且能在液態和固態兩種電解質中運動的I。i+通過電解質遷移到正極，并在正極上反應生成一種鋰化合物。
在論述相應電池的各節中，對各種不同鋰原電池的反應機理均進行更為詳盡的介紹了目前生產或先前研制的主要鋰原電池及其結構特點、主要電性能和關尺寸。電池類型、相應的尺寸和某些性能有可能發生變更，這將取決于設計、標準化和市場的發展需求。各種特別的性能數據必須從各制造廠家獲得。這些體系在理論條件下的工作特性如表14.4所列。
一類采用可溶解在有機電解質中的SO.v作為正極活性物質；第二類則采用無機溶劑，諸如S()C,12和S02 Cl2等，它們既用來作為正極活性物質，又用來作為電解質溶劑。這些物質在鋰表面上恰好能形成鈍化層或保護膜，由此可以防止進一步反應。即使正極活性物質與鋰負極接觸，該保護膜也能阻止自放電反應發生，這些電池貯存壽命很長。不過保護膜會引起電壓滯后，當接通放電負載時，由于需要一段延時才能使保護膜穿透或破裂，從而使電池電壓達到要求的工作電壓值。這些鋰電池具有很高的比能量，并且采用適當的結構設計，例如使用大表面積電極，則能在高比功率輸出的同時，得到高比能量。