锂-二氧化锰电池负极是金属锂，正极活性物质是二氧化锰。电解质是无机盐高氯酸锂(LiClO4)，溶于碳酸丙烯酯(PC)和1、2-二甲氧基乙烷(DME)的混合有机溶剂中，其化学表达式为:
(-) Li / LiClO4-PC+DME / MnO2 (+)电池负极反应:Li → Li+ + e 正极反应:MnO2 + Li+ + e→MnO2(Li+)总反应:Li + MnO2 → MnO2 (Li+)
锂-二氧化锰电池的反应机理不同于一般电池，在非水有机溶剂中，负极锂溶解下的锂离子通过电解质迁移进入到MnO2的晶格中，生成MnO2(Li+)。Mn由+4价还原为+3价，其晶体结构不发生变化。