Priekopnícka práca s lítiovými batériami začala v roku 1912 pod vedením GN Lewisa, ale až začiatkom 70. rokov sa začali komerčne využívať prvé nenabíjateľné lítiové batérie. Lítium je najľahší zo všetkých kovov, poskytuje najväčší elektrochemický potenciál a najvyššiu hustotu energie podľa hmotnosti.
Pokusy o vývoj nabíjateľných lítiových batérií zlyhali kvôli bezpečnostným problémom. Výskum sa obrátil na použitie lítiových iónov namiesto kovového lítia v nekovových lítiových batériách kvôli prirodzenej nestabilite kovového lítia, najmä počas nabíjania. Hoci hustota energie bola o niečo nižšia ako lítium, ióny lítia sú bezpečné, pokiaľ sa počas nabíjania a vybíjania dodržiavajú určité opatrenia. V roku 1991 spoločnosť Sony uviedla na trh prvú lítium-iónovú batériu. Ďalší výrobcovia ich nasledovali.
Lítiový ión má zvyčajne dvojnásobnú energetickú hustotu ako štandardný nikel-kadmium. Má potenciál pre ešte vyššiu hustotu energie. Jeho vybíjacie vlastnosti sú celkom dobré a vo výboji sa správa podobne ako nikel-kadmium. Vysoké napätie batérie 3,6 voltov umožňuje navrhnúť batérie s použitím iba jedného článku. Väčšina dnešných mobilných telefónov beží na jednu batériu. Balenie na báze niklu by vyžadovalo tri 1,{6}}voltové články zapojené do série.
Lítium-iónová batéria je batéria s nízkou údržbou, čo je výhoda, ktorú si väčšina iných chémie nemôže nárokovať. Neexistuje žiadna pamäť a nie je potrebné žiadne plánované cyklovanie na predĺženie životnosti batérie. Okrem toho je samovybíjanie menej ako polovičné v porovnaní s nikel-kadmiom, vďaka čomu je lítium-iónové dobre vhodné pre moderné aplikácie palivomera. Lítium-iónové články spôsobujú pri likvidácii malé škody.
Napriek celkovým výhodám lítium-iónu má svoje nevýhody. Je krehký a na udržanie bezpečnej prevádzky vyžaduje ochranný obvod. Ochranný obvod zabudovaný v každom balení obmedzuje špičkové napätie každého článku počas nabíjania a zabraňuje príliš nízkemu poklesu napätia článku pri vybíjaní. Okrem toho ochranný obvod monitoruje teplotu batérie, aby sa zabránilo extrémom. Väčšina batérií je dimenzovaná na 1C až 2C, pričom 1C sa rovná menovitej kapacite batérie za jednu hodinu. Takáto ochrana zvyšuje výrobné náklady.
Starnutie je problémom väčšiny lítium-iónových batérií a mnohí výrobcovia o tomto probléme mlčia. Po jednom roku batéria stratí približne 20 percent svojej kapacity za rok bez ohľadu na to, či sa batéria používa alebo nie. Pri vyšších teplotách dochádza k rýchlejšiemu starnutiu. Skladovanie na chladnom mieste spomaľuje proces starnutia lítium-iónových (a iných chemických látok). Výrobcovia odporúčajú skladovanie pri teplote 15 stupňov (59 stupňov F). Okrem toho by mala byť batéria počas skladovania čiastočne nabitá, pričom odporúčaná hodnota nabitia je 40 percent.
Pokiaľ ide o pomer ceny a hustoty energie, valcový lítium-iónový článok 18650 je najúspornejšou batériou a používa sa pre mobilné počítačové a iné aplikácie, ktoré nevyžadujú ultratenkú geometriu. Pre tenšie geometrie ponúka prizmatický lítium-iónový najlepší kompromis medzi pomerom ceny a energie a tvarovým faktorom.
Výhody
- Vysoká hustota energie – potenciál pre ešte vyššie kapacity.
- Keď je nový, nepotrebuje dlhší základný náter. Stačí jedno pravidelné nabitie.
- Relatívne nízke samovybíjanie – samovybíjanie je menej ako polovičné v porovnaní s niklovými batériami.
- Nízka údržba – nie je potrebné pravidelné vybíjanie; nie je tam žiadna pamäť.
- Špeciálne články môžu poskytnúť veľmi vysoký prúd aplikáciám, ako je elektrické náradie.
Obmedzenia
- Vyžaduje ochranný obvod na udržanie napätia a prúdu v bezpečných medziach.
- Podlieha starnutiu, aj keď sa nepoužíva - skladovanie na chladnom mieste pri 40% nabití znižuje efekt starnutia.
- Prepravné obmedzenia – zásielka väčšieho množstva môže podliehať regulačnej kontrole. Toto obmedzenie sa nevzťahuje na osobné príručné batérie.
- Drahé na výrobu - asi o 40 percent vyššie náklady ako nikel-kadmium.
- Nie úplne zrelé - kovy a chemikálie sa neustále menia.