Pionirski rad na litijumskim baterijama započeo je 1912. pod GN Lewisom, ali tek početkom 1970-ih prve nepunjive litijumske baterije počele su komercijalnu upotrebu. Litijum je najlakši od svih metala, pruža najveći elektrohemijski potencijal i najveću gustinu energije po težini.
Pokušaji razvoja punjivih litijumskih baterija nisu uspjeli zbog sigurnosnih problema. Istraživanja su se okrenula upotrebi litijum jona umesto metalnog litijuma u nemetalnim litijumskim baterijama zbog inherentne nestabilnosti metala litijuma, posebno tokom punjenja. Iako je gustina energije bila nešto niža od litijum metalnog, litijum joni su sigurni sve dok se preduzmu određene mere predostrožnosti tokom punjenja i pražnjenja. Godine 1991. Sony je komercijalizirao prvu litijum-jonsku bateriju. Drugi proizvođači su slijedili primjer.
Litijum jon obično ima dvostruko veću gustinu energije od standardnog nikal-kadmijuma. Ima potencijal za još veću gustoću energije. Njegove karakteristike pražnjenja su prilično dobre, a u pražnjenju se ponaša slično kao nikl-kadmijum. Visok napon baterije od 3,6 volti omogućava dizajn baterijskog paketa koji koristi samo jednu ćeliju. Većina današnjih mobilnih telefona radi na jednoj bateriji. Pakovanje na bazi nikla bi zahtijevalo tri ćelije od 12-volta povezane u seriju.
Litijum-jonska baterija je baterija koja se malo održava, što je prednost koju većina drugih hemija ne može zahtevati. Nema memorije i nije potrebno planirano bicikliranje da bi se produžio vijek trajanja baterije. Osim toga, samopražnjenje je manje od polovine u poređenju sa nikl-kadmijumom, što čini litijum-jonskim veoma pogodnim za moderne aplikacije merača goriva. Litijum-jonske ćelije uzrokuju malo štete kada se odlože.
Uprkos ukupnim prednostima litijum-jona, on ima i svojih nedostataka. Krhak je i zahtijeva zaštitni krug da bi se održao siguran rad. Ugrađeno u svaki paket, zaštitno kolo ograničava vršni napon svake ćelije tokom punjenja i sprečava da napon ćelije padne prenizak pri pražnjenju. Osim toga, zaštitni krug nadzire temperaturu baterije kako bi spriječio ekstreme. Većina pakovanja je ocijenjena od 1C do 2C, pri čemu je 1C jednak nazivnom kapacitetu baterije u jednom satu. Takva zaštita povećava troškove proizvodnje.
Starenje je problem za većinu litijum-jonskih baterija i mnogi proizvođači šute o ovom problemu. Nakon godinu dana, baterija gubi otprilike 20 posto svog kapaciteta godišnje neovisno o tome koristi li se baterija ili ne. Starenje se događa brže na višim temperaturama. Čuvanje na hladnom mestu usporava proces starenja litijum-jona (i drugih hemija). Proizvođači preporučuju skladištenje na 15 stepeni (59 stepeni F). Osim toga, bateriju treba djelomično napuniti tokom skladištenja, uz preporučenu vrijednost napunjenosti od 40 posto.
Za cijenu u odnosu na gustoću energije, cilindrična 18650 litijum-jonska ćelija je najekonomičnija baterija i koristi se za mobilno računarstvo i druge aplikacije koje ne zahtijevaju ultra-tanku geometriju. Za tanje geometrije, prizmatični litijum jonski nudi najbolji kompromis između odnosa cene i energije i faktora forme.
Prednosti
- Velika gustina energije - potencijal za još veće kapacitete.
- Nije potrebno dugotrajno prajmerisanje kada je novo. Jedno redovno punjenje je sve što je potrebno.
- Relativno nisko samopražnjenje - samopražnjenje je manje od polovine u odnosu na baterije na bazi nikla.
- Nisko održavanje - nije potrebno periodično pražnjenje; nema memorije.
- Specijalne ćelije mogu pružiti vrlo visoku struju za aplikacije kao što su električni alati.
Ograničenja
- Zahtijeva zaštitni krug za održavanje napona i struje u sigurnim granicama.
- Podložno starenju, čak i ako se ne koristi - skladištenje na hladnom mjestu pri 40% napunjenosti smanjuje učinak starenja.
- Ograničenja u transportu - otprema većih količina može biti predmet regulatorne kontrole. Ovo ograničenje se ne odnosi na osobne baterije za ručni prtljag.
- Skupo za proizvodnju - oko 40 posto viša cijena od nikl-kadmijuma.
- Nije u potpunosti zrelo - metali i hemikalije se stalno mijenjaju.
