Thionyl chloride là một thành phần của pin lithi-thionyl chloride, tại đó nó hoạt động như điện cực dương (cathode) với lithi làm cực âm (anode);  chất điện li thường là lithi tetrachloroaluminat. Phản ứng xả tổng thể như sau:

Loại pin không thể sạc lại này có nhiều ưu điểm so với các dạng pin lithi khác như mật độ năng lượng cao, phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng, thời gian lưu trữ và tuổi thọ hoạt động lâu dài. Tuy nhiên, mối quan tâm về chi phí và an toàn cao đã hạn chế việc sử dụng chúng. Các chất chứa trong pin này rất độc và cần các quy trình xử lý đặc biệt, ngoài ra chúng có thể nổ nếu bị quá tải.