Пол-лимона и поллитровка, действительно, эти слова различаются написанием. Разберу для ясности эти слова по составу:
пол-лимон-а - приставка/корень/окончание;
пол-литр-ов-к-а - приставка/корень/суффикс/суффикс/окончание.
Как наглядно видно в записи морфемного состава этих слов, они оба имеют корень, начинающийся с согласной л, а это повод, чтобы эти слова написать с дефисом, как например эти:
пол-ломтика,
пол-лукошка,
пол-ладошки,
пол-лужайки.
Замечу, что существительное в составе этих слов находится в форме родительного падежа:
пол чего? ломтика, лукошка, ладошки и лужайки.
А существительное "поллитровка" пишем слитно. Его традиционно указывают в списке слов-исключений.
Хотя считаю, что такое разное написание можно объяснить тем, существительное "поллитровка" образовано от прилагательного "поллитровый", в составе которого приставка пол- и начальная форма именительного падежа литровый, а не
р.п. какого? литрового.
Поллитровый - поллитров-к-а.
Может, я не права? Подожду мнения других авторов БВ.