Pionierskie prace nad bateriami litowymi rozpoczęły się w 1912 roku pod rządami GN Lewisa, ale dopiero na początku lat 70. XX wieku zaczęto stosować komercyjnie pierwsze jednorazowe baterie litowe. Lit jest najlżejszym ze wszystkich metali, zapewniającym największy potencjał elektrochemiczny i największą wagową gęstość energii.
Próby opracowania akumulatorów litowych nie powiodły się ze względów bezpieczeństwa. Badania objęły zastosowanie jonów litu zamiast metalicznego litu w niemetalicznych akumulatorach litowych ze względu na nieodłączną niestabilność litu metalicznego, szczególnie podczas ładowania. Chociaż gęstość energii była nieco niższa niż w przypadku litu metalicznego, jony litu są bezpieczne, o ile podczas ładowania i rozładowywania zostaną podjęte pewne środki ostrożności. W 1991 roku firma Sony wprowadziła na rynek pierwszą baterię litowo-jonową. Za ich przykładem poszli inni producenci.
Jon litu ma zazwyczaj dwukrotnie większą gęstość energii niż standardowy nikiel-kadm. Ma potencjał do jeszcze większej gęstości energii. Jego charakterystyka wyładowcza jest całkiem dobra i zachowuje się podobnie do wyładowań niklowo-kadmowych. Wysokie napięcie akumulatora wynoszące 3,6 V umożliwia projektowanie zestawów akumulatorów wykorzystujących tylko jedno ogniwo. Większość współczesnych telefonów komórkowych działa na jednej baterii. Pakiet na bazie niklu wymaga trzech ogniw 1,2-V połączonych szeregowo.
Akumulator litowo-jonowy jest akumulatorem wymagającym niewielkiej konserwacji, a to zaleta, której nie może pochwalić się większość innych produktów chemicznych. Nie ma pamięci i nie jest wymagane zaplanowane przełączanie, aby przedłużyć żywotność baterii. Ponadto samorozładowanie jest o ponad połowę mniejsze w porównaniu z akumulatorem niklowo-kadmowym, co sprawia, że akumulator litowo-jonowy doskonale nadaje się do nowoczesnych zastosowań związanych ze wskaźnikami poziomu paliwa. Ogniwa litowo-jonowe powodują niewielkie szkody po utylizacji.
Pomimo ogólnych zalet litu-jonu, ma on swoje wady. Jest delikatny i wymaga obwodu zabezpieczającego, aby zapewnić bezpieczną pracę. Wbudowany w każdy pakiet obwód ochronny ogranicza szczytowe napięcie każdego ogniwa podczas ładowania i zapobiega zbytniemu spadkowi napięcia ogniwa podczas rozładowania. Ponadto obwód zabezpieczający monitoruje temperaturę akumulatora, aby zapobiec ekstremalnym wartościom. Większość pakietów ma temperaturę od 1°C do 2°C, przy czym 1°C jest równe znamionowej pojemności akumulatora w ciągu jednej godziny. Taka ochrona zwiększa koszty produkcji.
Starzenie się jest problemem większości akumulatorów litowo-jonowych i wielu producentów milczy na ten temat. Po roku bateria traci około 20 procent swojej pojemności rocznie, niezależnie od tego, czy jest używana, czy nie. Starzenie następuje szybciej w wyższych temperaturach. Przechowywanie w chłodnym miejscu spowalnia proces starzenia litowo-jonowego (i innych chemikaliów). Producenci zalecają przechowywanie w temperaturze 15 stopni (59 stopni F). Ponadto podczas przechowywania akumulator powinien być częściowo naładowany, zalecaną wartością naładowania jest 40 procent.
Jeśli chodzi o stosunek kosztów do gęstości energii, cylindryczne ogniwo litowo-jonowe 18650 jest najbardziej ekonomicznym akumulatorem i jest używane do komputerów przenośnych i innych zastosowań, które nie wymagają ultracienkiej geometrii. W przypadku cieńszych geometrii pryzmatyczny litowo-jonowy zapewnia najlepszy kompromis między stosunkiem kosztów do energii a współczynnikiem kształtu.
Zalety
- Wysoka gęstość energii – potencjał dla jeszcze większych wydajności.
- Nie wymaga długotrwałego gruntowania, gdy jest nowy. Wystarczy jedno regularne ładowanie.
- Stosunkowo niskie samorozładowanie - samorozładowanie jest o połowę mniejsze niż w przypadku akumulatorów niklowych.
- Niskie koszty utrzymania – nie ma potrzeby okresowego rozładowywania; nie ma pamięci.
- Ogniwa specjalne mogą dostarczać bardzo wysoki prąd do zastosowań takich jak elektronarzędzia.
Ograniczenia
- Wymaga obwodu zabezpieczającego, aby utrzymać napięcie i prąd w bezpiecznych granicach.
- Podlega starzeniu, nawet jeśli nie jest używany - przechowywanie w chłodnym miejscu przy 40% naładowaniu zmniejsza efekt starzenia.
- Ograniczenia w transporcie – wysyłka większych ilości może podlegać kontroli regulacyjnej. To ograniczenie nie dotyczy osobistych baterii podręcznych.
- Drogie w produkcji - około 40 procent droższe niż niklowo-kadmowe.
- Nie w pełni dojrzały – metale i chemikalia podlegają ciągłym zmianom.