اتری لیتیوم-یون (به انگلیسی: Lithium-ion battery) (مخفف انگلیسی: Li-ion یا LIB) یک خانواده از باتری‌های قابل شارژ است که در آن در زمان تخلیه، یون‌های لیتیم از الکترود منفی به سمت الکترود مثبت و در هنگام شارژ شدن وارونه حرکت می‌کنند.
باتری‌های لیتیم-یون بالاترین چگالی انرژی را فراهم می‌سازند که تقریباً دو برابر انرژی قابل دسترسی از باتری‌های نیکل-کادمیم است. باتری‌های لیتیم-یون معمولاً برای تأمین نیروی لازم در دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل مورد استفاده قرار می‌گیرند.
در مقایسه با نسل‌های قدیمی‌تر باتری‌ها یعنی باتری نیکل–کادمیم و باتری نیکل– هیدرید فلز، باتری‌های لیتیم-یون وزن و حجم سبک‌تری حدود ۳ تا ۵ برابر دارند. باتری لیتیوم-یون انرژی زیادی تولید می‌کند اما در مقابله با باتری‌های نیکل-هیدرید ایمنی آنها پایین است. برای نمونهُ این نوع باتری‌ها زود آتش می‌گیرند. اما نسل جدید باتری لیتیوم-یون با حل «مشکل کاتودی» هر نیاز را براورده می‌کنند.
آنها به دشارژ کامل نیاز ندارند و می‌توان از جریان الکتریکی بالاتر برای شارژ و دشارژ بدون آسیب به باتری استفاده کرد. در هنگام دشارژ افت ولتاژ کمی دارند و به دوره break-in نیاز ندارند.
یک باتری لیتیم-یون را می‌توان در هر زمان بی‌آنکه روی کارایی باتری اثر بگذارد شارژ کرد. اما چون باتری‌های لیتیم-یون معمولاً دارای طول عمر شارژ/دشارژ ۳۰۰ تا ۵۰۰ چرخه هستند، اگر زود به زود و قبل از تخلیه، این باتری شارژ شود طول عمر باتری پایین می‌آید. همچنین در صورت ادامه شارژ پس از پر شدن، باتری آسیب دیده و از عمر آن کاسته می‌شود به همین دلیل برای شارژ آنها از مدارهای محافظ هوشمند استفاده می‌شود تا پس از پر شدن، جریان شارژ قطع شود و باتری بیش از حد شارژ نشود.
با آنکه بسیاری از سازندگان باتری‌های لیتیم- یون طول عمر باتری را تا سه سال ذکر می‌کنند، بعضی از مصرف‌کنندگان طول عمر تا ۱۸ ماه را گزارش کرده‌اند.