International bekannt wurde Prof. Paul Heitjans weiterhin für seine Grundlagenforschungsresultate an Lithium und seinen Verbindungen, die er in großer Breite fast während seines gesamten Forscherlebens betrieben hat.  Diese Arbeiten haben ihn von der Physik über die Chemie zur Materialwissenschaft geführt. Dies erfolgte bemerkenswerterweise in einer Zeit, als die enorme gegenwärtige Beachtung der Lithium-Ionenleiter als Funktionswerkstoffe im Hinblick auf die Anwendung in Batterien noch nicht absehbar war. Bei dem für diese Arbeiten zentralen materialwissenschaftlichen Thema „Mobilität von Li-Ionen in Festkörpern“, war er national und international jahrzehntelang führend. Diese Untersuchungen basierten auf detailliert mikrodynamisch Studien mit Hilfe des umfangreichen Methodenarsenals der Festkörper, auf dem er eine internationale Führungsrolle spielte.

Diese Situation schlug sich nieder in zahlreichen hochrangigen Publikationen und in großzügigen Drittmittelbewilligungen des BMBF (im Rahmen von Verbünden und Konsortien Universitäten-Industrie) sowie der DFG, angefangen von SFB bis hin zu einer DFG-Forschungsgruppe „Mobilität von Li-Ionen in Festkörpern“, die er initiierte und über die Pensionsgrenze hinaus bis 2018 als Sprecher leitete.