據IHS公司的充電電池專題報告，由于價格下滑，以及來自電動和混合動力汽車市場的需求推動，鋰離子將成為全球最主要的充電電池技術，2010-2020年營業收入將銳增350%。

預計2020年全球鋰離子電池營業收入將從2010年的118億美元增長到537億美元。2015年營業收入將增加到314億美元，一舉超過目前占優勢的充電電池技術：鉛酸。雖然鋰離子將廣泛用于手機和筆記本電腦等移動電子產品之中，但汽車應用將為其銷售增長做出主要貢獻。

目前鋰離子比其它技術的成本高得多，是鈉硫、鉛酸和鎳氫電池的兩到三倍。但是，鋰離子技術價格下降速度將快于其它技術，到2015年將與其它技術持平，2020年將成為成本最低的充電電池類型。內在優勢與日益增強的成本競爭力，將促使汽車廠商把鋰離子作為其未來電動及混合動力汽車的首選電池技術。

鋰離子與其它充電電池技術相比，有諸多優勢。這些優點包括外形尺寸更加靈活，重量更輕。此外，鋰離子電池沒有記憶效應，在未完全充電之后仍能保持全部容量。最后，一般認為鋰離子電池比其它技術更加環保。這些特點使得鋰離子對于電動汽車、混合動力汽車和插電式混合動力汽車特別有吸引力。
因此，到2015年，汽車將是鋰離子電池的主要市場，超過目前的頭號應用筆記本電腦。

鋰離子在電動與混合動力汽車領域的成功要素目前混合動力汽車使用的主流電池技術是鎳氫電池。2010年采用這種電池的混合動力汽車出貨量超過100萬輛，代表車型是豐田Prius。但是，隨著鋰離子電池開始起飛，未來鎳氫電池在混合動力汽車市場的出貨量不會增長。

在汽車中使用第一代鋰離子電池存在一個顧慮，那就是安全性。由于高溫環境，使用現有的鋰離子電池材料可能存在著火危險。有文件記錄顯示，PC和手機等小型設備中的鋰離子電池曾發生著火事故。為了使電動和混合動力汽車電池達到可接受的安全水平，鋰離子電池生產商必須采取措施，避免可能導致外部損害的內部短路。這些措施包括改善放電過程中的發電控制，以及加強對快速充電的管理。

雖然汽車將成為鋰離子電池的頭號市場，但筆記本電腦和手機仍將是其主要市場。鋰離子電池的其它主要應用包括太陽能系統、智能電網和電動工具。