1、構成材料不同：鋰電池以炭材料（石墨）為負極，以含鋰的化合物作正極；鎳鎘電池正極由氧化鎳粉和石墨粉等活性物質組成，負極由氧化鎘粉和氧化鐵粉的活性物質組成。

2、工作原理不同：鋰電池更相當于一個電荷容器，工作時基本不依靠電化學反應，當對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結構，它有很多微孔，達到負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當對電池進行放電時（即我們使用電池的過程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回正極。回正極的鋰離子越多，放電容量越高。鎳鎘電池工作需要電化學反應，充電時電子沿著電線至陰極，和陰極的二氧化鎳與氫氧化鈉溶液中的水反應形成氫氧化鎳和氫氧根離子，電能轉化為化學能；放電時位于負極的鎘(Cd)和氫氧化鈉(NaOH)中的氫氧根離子(OH-)化合成氫氧化鎘，并附著在陽極上，同時也放出電子，化學能轉化為電能；

3、充放電特性不同：鋰電池對充放電電流有嚴格控制，不能太大，而且放電時電壓逐漸下降，變化較大，但鋰電池充電效率較高，且沒有記憶效應；鎳鎘電池可大電流快速充電，又可為負載提供大電流，而且放電時電壓變化很小，但它的充電效率較低，記憶效應嚴重；

4、單節電壓不同：鋰電池單節電壓3.6v或3.7v，鎳鎘電池單節1.2v；

5、耐用特性不同：鋰電池比較嬌氣，過放電或過充電都會造成永久損壞，因而需要加裝保護電路板，并且時隔半年左右需要充放電維護一次；鎳鎘電池可耐過充電或過放電，操作簡單方便，長時間的放置下也不會使性能劣化，當充完電后即可恢復原來的特性；

6、電量容積比不同：鋰電池電量容積比較高，相同的重量、體積可以比鎳鎘電池儲存更多的電量；

7、環保特性不同：鎳鎘電池中的鎘是有毒的，因而鎳鎘電池不利于生態環境的保護，眾多的缺點使得鎳鎘電池已基本被淘汰出數碼設備電池的應用范圍。而鋰電池基本不含有毒元素，對環境影響小，因而被大量應用于數碼電子設備。