Піонерська робота з літієвими батареями почалася в 1912 році під керівництвом Г. Н. Льюїса, але лише на початку 1970-х років перші літієві батареї, що не перезаряджаються, почали комерційно використовувати. Літій є найлегшим з усіх металів, забезпечує найбільший електрохімічний потенціал і найвищу щільність енергії за вагою.
Спроби розробити літієві акумулятори провалилися через проблеми безпеки. Дослідження звернулися до використання іонів літію замість металевого літію в неметалевих літієвих батареях через притаманну нестабільність металевого літію, особливо під час заряджання. Хоча щільність енергії була трохи нижчою, ніж у металевого літію, іони літію безпечні, якщо під час заряджання та розряджання вживаються певні запобіжні заходи. У 1991 році Sony випустила перший літій-іонний акумулятор. Інші виробники наслідували цей приклад.
Іон літію зазвичай має вдвічі більшу щільність енергії, ніж стандартний нікель-кадмій. Він має потенціал ще більшої щільності енергії. Його характеристики розряду досить хороші, і він працює подібно до нікель-кадмієвого розряду. Висока напруга батареї 3,6 вольт дозволяє створювати акумуляторні блоки з використанням лише одного елемента. Більшість сучасних мобільних телефонів працюють від одного акумулятора. Пакет на основі нікелю потребує трьох послідовно з’єднаних елементів на 1.{6}}В.
Літій-іонна батарея – це батарея, яка не потребує обслуговування, перевага, на яку не можуть претендувати більшість інших хімікатів. Немає пам’яті, і для продовження терміну служби батареї не потрібно заплановано перемикання. Крім того, саморозряд менш ніж вдвічі порівняно з нікель-кадмієвим, що робить літій-іонні добре підходящими для сучасних датчиків палива. Літій-іонні елементи не завдають шкоди при утилізації.
Незважаючи на загальні переваги літій-іонного, він має свої недоліки. Він крихкий і потребує схеми захисту для підтримки безпечної роботи. Вбудована в кожну упаковку схема захисту обмежує пікову напругу кожного елемента під час заряджання та запобігає надто низькому падінню напруги елемента під час розряду. Крім того, захисна схема контролює температуру батареї, щоб запобігти екстремальним перепадам. Більшість пакетів розраховані на температуру від 1C до 2C, де 1C дорівнює номінальній ємності батареї за одну годину. Такий захист збільшує вартість виробництва.
Старіння викликає занепокоєння для більшості літій-іонних акумуляторів, і багато виробників мовчать про це питання. Через рік батарея втрачає приблизно 20 відсотків своєї ємності на рік, незалежно від того, використовується батарея чи ні. При більш високих температурах старіння відбувається швидше. Зберігання в прохолодному місці уповільнює процес старіння літій-іонних (та інших хімікатів). Виробники рекомендують зберігати при температурі 15 градусів (59 градусів F). Крім того, акумулятор слід частково заряджати під час зберігання, рекомендоване значення заряду становить 40 відсотків.
Циліндричний літій-іонний елемент 18650 є найекономічнішим акумулятором, який використовується для мобільних комп’ютерів та інших додатків, де не потрібна надтонка геометрія. Для більш тонких геометрій призматичний літій-іонний пристрій пропонує найкращий компроміс між співвідношенням ціни та енергії та форм-фактором.
Переваги
- Висока щільність енергії – потенціал для ще більшої потужності.
- У новому стані не потребує тривалого ґрунтування. Одне регулярне заряджання – це все, що потрібно.
- Відносно низький саморозряд - саморозряд менше половини, ніж у нікелевих батарей.
- Невибагливість у обслуговуванні - не потрібна періодична розрядка; пам'яті немає.
- Спеціальні елементи можуть забезпечити дуже високий струм для таких застосувань, як електроінструменти.
Обмеження
- Потрібна схема захисту для підтримки напруги та струму в безпечних межах.
- Підлягає старінню, навіть якщо не використовується - зберігання в прохолодному місці при 40% заряді зменшує ефект старіння.
- Обмеження транспортування - відправлення більшої кількості може підлягати регулюючому контролю. Це обмеження не стосується особистих ручних батарей.
- Дорогий у виробництві - вартість приблизно на 40 відсотків вища, ніж нікель-кадмієвий.
- Не повністю зрілий – метали та хімічні речовини постійно змінюються.