לסוללות ליתיום יש קתודה מתכת שאוספת אלקטרונים במהלך תגובה אלקטרוכימית, עשויה מליתיום ותערובת של כמה יסודות הכוללים בדרך כלל קובלט, ניקל, מנגן וברזל. יש לו גם אנודה, או אלקטרודה המשחררת אלקטרונים למעגל חיצוני, עשוי גרפיט. יש גם מפריד ואלקטרוליט, שהוא המדיום שמעביר אלקטרונים בין הקתודה לאנודה. יוני ליתיום יוצרים זרם חשמלי מהאנודה לקתודה, והמתכות בקתודה הן החלקים היקרים ביותר של הסוללה, ואלה הם החלקים שהכימאים מתמקדים בשימור בעת פירוק סוללת ליתיום.
שיפור המיחזור של סוללות ליתיום ובסופו של דבר הפיכת רכיביהן לשימוש חוזר יאפשרו לסוללות הליתיום הקיימות להחזיר ערך. זו הסיבה שמדענים דוגלים במיחזור ישיר, המעניק חיים שניים לחלקים היקרים ביותר של סוללות ליתיום, כמו הקתודה והאנודה, שיכולים לקזז מאוד את עלויות האנרגיה, הפסולת והייצור.
