ความหนาแน่นพลังงาน: ปัจจัยสำคัญในการเลือกแบตเตอรี่คือความหนาแน่นพลังงาน วัดเป็นวัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม (Wh/kg) แบตเตอรี่ลิเธียมให้ความหนาแน่นพลังงานสูงกว่าแบตเตอรี่ NiMH มาก ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั่วไปให้ประมาณ 150-250 Wh/kg เทียบกับ NiMH ที่ประมาณ 60-120 Wh/kg แปลว่าแบตเตอรี่ลิเธียมบรรจุพลังงานได้มากกว่าในพื้นที่ที่เบาและเล็กกว่า เหมาะกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดกะทัดรัดหรือยานยนต์ไฟฟ้า ส่วน NiMH จะเทอะทะกว่าแต่ยังมีประโยชน์ในงานที่ขนาดเล็กไม่ใช่ประเด็นสำคัญ

ความจุไฟฟ้า: นอกจากความหนาแน่นพลังงานที่สูงกว่าแล้ว แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนยังให้ความจุที่มากกว่า NiMH โดยปกติลิเธียมจะอยู่ที่ 1,500-3,000 mAh ส่วน NiMH อยู่ที่ 1,000-3,000 mAh ความจุที่สูงกว่าหมายความว่าแบตเตอรี่ลิเธียมจ่ายไฟให้อุปกรณ์ได้นานกว่าในการชาร์จหนึ่งครั้ง อย่างไรก็ตาม NiMH ยังให้เวลาใช้งานที่ยาวเพียงพอสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเครื่องมือไฟฟ้าส่วนใหญ่

ต้นทุน: ในแง่ต้นทุนเริ่มต้น แบตเตอรี่ NiMH มักถูกกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ลิเธียมมีความหนาแน่นพลังงานสูงกว่า จึงต้องใช้เซลล์ลิเธียมน้อยกว่าในการจ่ายไฟ ซึ่งช่วยลดต้นทุน แบตเตอรี่ลิเธียมยังมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า โดยบางก้อนยังคงความจุได้ถึง 80% หลัง 500 รอบ ส่วน NiMH โดยทั่วไปอยู่ได้เพียง 200-300 รอบก่อนจะเหลือความจุ 70% ดังนั้นแม้ NiMH อาจมีต้นทุนเริ่มต้นต่ำกว่า แต่ลิเธียมอาจคุ้มค่ากว่าในระยะยาว

การชาร์จ: ความแตกต่างสำคัญในการชาร์จแบตเตอรี่ทั้งสองชนิดคือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแทบไม่มีผลหน่วยความจำการชาร์จ ต่างจาก NiMH แปลว่าสามารถคายประจุบางส่วนแล้วชาร์จซ้ำได้หลายครั้งโดยไม่กระทบต่อประสิทธิภาพหรืออายุการใช้งาน ส่วน NiMH ควรคายประจุให้เต็มแล้วชาร์จใหม่เพื่อหลีกเลี่ยงหน่วยความจำการชาร์จซึ่งอาจลดความจุเมื่อเวลาผ่านไป แบตเตอรี่ลิเธียมมักชาร์จเร็วกว่าด้วย โดยปกติ 2-5 ชั่วโมง เทียบกับ NiMH ส่วนใหญ่ที่ 3-7 ชั่วโมง

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม: ในแง่ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม NiMH มีข้อได้เปรียบบางประการเหนือลิเธียม แบตเตอรี่ NiMH มีสารพิษเพียงเล็กน้อยและไม่มีโลหะหนัก ทำให้เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่า และยังรีไซเคิลได้ทั้งหมด ส่วนแบตเตอรี่ลิเธียมมีโลหะหนักที่เป็นพิษ เช่น ลิเธียมโลหะ โคบอลต์และสารประกอบนิกเกิล มีความเสี่ยงต่อการระเบิดหากร้อนเกินไป และปัจจุบันตัวเลือกการรีไซเคิลยังจำกัดกว่า อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ลิเธียมกำลังยั่งยืนมากขึ้นเมื่อมีเทคโนโลยีใหม่ ๆ เกิดขึ้น