Пионерската работа с литиевите батерии започва през 1912 г. под ръководството на GN Lewis, но едва в началото на 70-те години на миналия век първите незареждаеми литиеви батерии започват търговска употреба. Литият е най-лекият от всички метали, осигуряващ най-големия електрохимичен потенциал и най-високата енергийна плътност по тегло.
Опитите за разработване на акумулаторни литиеви батерии се провалиха поради проблеми с безопасността. Изследванията се насочиха към използването на литиеви йони вместо метален литий в неметални литиеви батерии поради присъщата нестабилност на металния литий, особено по време на зареждане. Въпреки че енергийната плътност е малко по-ниска от литиевия метал, литиевите йони са безопасни, стига да се вземат определени предпазни мерки по време на зареждане и разреждане. През 1991 г. Sony пусна на пазара първата литиево-йонна батерия. Други производители последваха примера.
Литиевият йон обикновено има два пъти по-голяма енергийна плътност от стандартния никел-кадмий. Има потенциал за още по-висока енергийна плътност. Характеристиките му на разреждане са доста добри и се представя подобно на никел-кадмиевия при разреждане. Високото напрежение на батерията от 3,6 волта позволява дизайни на батерийни пакети, използващи само една клетка. Повечето съвременни мобилни телефони работят с една батерия. Пакет на базата на никел ще изисква три клетки от 1.{6}}V, свързани последователно.
Литиево-йонната батерия е батерия с ниска поддръжка, предимство, което повечето други химикали не могат да претендират. Няма памет и не са необходими планирани цикли за удължаване на живота на батерията. В допълнение, саморазреждането е по-малко от половината в сравнение с никел-кадмиевите, което прави литиево-йонните много подходящи за съвременните приложения за измерване на горивото. Литиево-йонните клетки причиняват малка вреда при изхвърляне.
Въпреки общите предимства на литиево-йонния, той има своите недостатъци. Той е крехък и изисква защитна верига, за да поддържа безопасна работа. Вградена във всеки пакет, защитната верига ограничава пиковото напрежение на всяка клетка по време на зареждане и предотвратява падането на напрежението на клетката твърде ниско при разреждане. В допълнение, защитната верига следи температурата на батерията, за да предотврати екстремни условия. Повечето пакети са оценени от 1C до 2C, като 1C е равен на номиналния капацитет на батерията за един час. Такава защита увеличава производствените разходи.
Стареенето е проблем за повечето литиево-йонни батерии и много производители мълчат по този въпрос. След една година батерията губи приблизително 20 процента от капацитета си на година, независимо дали батерията се използва или не. Стареенето става по-бързо при по-високи температури. Съхранението на хладно място забавя процеса на стареене на литиево-йонните (и други химикали). Производителите препоръчват съхранение при 15 градуса (59 градуса F). В допълнение, батерията трябва да бъде частично заредена по време на съхранение, с препоръчителна стойност на зареждане от 40 процента.
За цена спрямо енергийна плътност, цилиндричната литиево-йонна клетка 18650 е най-икономичната батерия и се използва за мобилни компютри и други приложения, които не изискват ултратънка геометрия. За по-тънки геометрии, призматичният литиево-йонен предлага най-добрия компромис между съотношението цена/енергия и форм фактор.
Предимства
- Висока енергийна плътност - потенциал за още по-висок капацитет.
- Не се нуждае от продължително грундиране, когато е нов. Едно редовно зареждане е всичко, което е необходимо.
- Относително нисък саморазряд - саморазрядът е по-малък от половината от този на никелови батерии.
- Ниска поддръжка - не е необходимо периодично разреждане; няма памет.
- Специалните клетки могат да осигурят много висок ток за приложения като електрически инструменти.
Ограничения
- Изисква защитна верига за поддържане на напрежението и тока в безопасни граници.
- Подлежи на стареене, дори и да не се използва - съхранението на хладно място при 40% заряд намалява ефекта на стареене.
- Ограничения при транспортиране - пратката на по-големи количества може да подлежи на регулаторен контрол. Това ограничение не важи за лични ръчни батерии.
- Скъп за производство - с около 40 процента по-висока цена от никел-кадмиевия.
- Не е напълно зряло - металите и химикалите се променят непрекъснато.