Li/SOCl2电池由锂负极、碳正极和一种非水的SOCl2：LiAlCl4电解质组成。亚硫酰氯既是电解质，又是正极活性物质。其他的电解质盐，例如LiAlCl4，在特殊设计的电池中使用过，但电解液配方不同，电极性能就不同。负极、正极和SOCl2的成分要根据电池预期获得的性能，由制造商选定。

一般公认的总反应机理为：

4Li 2SOCl2→4LiCl S↓ SO2

硫和二氧化硫溶解在过量的亚硫酰氯电解液中，而且在放电期间，由于产生二氧化硫，会有一定程度的压力产生。在贮存期间，锂负极一经与电解质接触，就与亚硫酰氯电解质反应生成LiCl，锂负极即受到在其上面形成的LiCl膜的保护。这一钝化膜有益于延长电池的贮存寿命，但在放电开始时会引起电压滞后，在高温下长期贮存后的电池，在低温下放电，其电压滞后现象尤其明显。

电解质低的冰点（—110℃）和高的沸点（78.8℃）使得电池能够在一个宽广的温度范围内工作，随着温度的下降，电解质的电导率只有轻微的减少。 Li/SOCl2电池在某些组分是有毒和易燃的，因此应避免分解电池或将排气阀已打开的电池和电池组分暴露到空气中。