کار پیشگام باتری های لیتیومی در سال 1912 تحت مدیریت GN Lewis آغاز شد، اما تا اوایل دهه 1970 بود که اولین باتری های لیتیومی غیرقابل شارژ استفاده تجاری را آغاز کردند. لیتیوم سبک ترین فلز در بین تمام فلزات است که بیشترین پتانسیل الکتروشیمیایی و بالاترین چگالی انرژی را از نظر وزنی ارائه می دهد.
تلاش برای توسعه باتری های لیتیومی قابل شارژ به دلیل مسائل ایمنی شکست خورد. تحقیقات به استفاده از یونهای لیتیوم به جای لیتیوم فلزی در باتریهای لیتیومی غیرفلزی به دلیل ناپایداری ذاتی فلز لیتیوم، بهویژه در هنگام شارژ، روی آورد. اگرچه چگالی انرژی کمی کمتر از فلز لیتیوم بود، یون های لیتیوم تا زمانی که اقدامات احتیاطی خاصی در هنگام شارژ و تخلیه انجام شود ایمن هستند. در سال 1991، سونی اولین باتری لیتیوم یونی را تجاری کرد. سایر تولیدکنندگان نیز از این روند پیروی کردند.
چگالی انرژی یون لیتیوم معمولاً دو برابر نیکل-کادمیم استاندارد است. این پتانسیل برای چگالی انرژی حتی بالاتر را دارد. خصوصیات تخلیه آن بسیار خوب است و عملکردی مشابه نیکل-کادمیم در تخلیه دارد. ولتاژ بالای باتری 3.6 ولت امکان طراحی بسته باتری را تنها با استفاده از یک سلول فراهم می کند. اکثر تلفن های همراه امروزی با یک باتری کار می کنند. یک بسته مبتنی بر نیکل به سه سلول 1.{6}} ولتی متصل به صورت سری نیاز دارد.
باتری لیتیوم یونی باتری کم تعمیر و نگهداری است، مزیتی که اکثر شیمی های دیگر نمی توانند ادعا کنند. هیچ حافظه ای وجود ندارد و برای افزایش عمر باتری نیازی به دوچرخه سواری برنامه ریزی شده نیست. علاوه بر این، خود تخلیه در مقایسه با نیکل-کادمیم کمتر از نصف است، و لیتیوم-یون را برای کاربردهای مدرن سنج سوخت مناسب می کند. سلول های لیتیوم یونی در صورت دفع آسیب کمی ایجاد می کنند.
با وجود مزایای کلی لیتیوم یون، معایبی نیز دارد. شکننده است و برای حفظ عملکرد ایمن به مدار حفاظتی نیاز دارد. مدار حفاظتی که در هر بسته تعبیه شده است، پیک ولتاژ هر سلول را در هنگام شارژ محدود می کند و از افت بیش از حد ولتاژ سلول در هنگام تخلیه جلوگیری می کند. علاوه بر این، مدار محافظ دمای باتری را برای جلوگیری از افراط کنترل می کند. اکثر بسته ها در دمای 1 تا 2 درجه سانتیگراد درجه بندی می شوند که 1 درجه سانتیگراد برابر با ظرفیت نامی باتری در یک ساعت است. چنین حفاظتی به هزینه تولید می افزاید.
افزایش سن برای اکثر باتریهای لیتیوم یونی یک نگرانی است و بسیاری از تولیدکنندگان در مورد این موضوع سکوت میکنند. پس از یک سال، باتری تقریباً 20 درصد از ظرفیت خود را در سال از دست می دهد، صرف نظر از اینکه باتری استفاده شود یا خیر. پیری در دماهای بالاتر سریعتر اتفاق می افتد. نگهداری در جای خنک روند پیری لیتیوم یون (و سایر مواد شیمیایی) را کند می کند. تولید کنندگان توصیه می کنند در دمای 15 درجه (59 درجه فارنهایت) نگهداری شود. علاوه بر این، باتری باید در طول ذخیره سازی تا حدی شارژ شود و مقدار شارژ آن 40 درصد باشد.
برای هزینه در مقابل چگالی انرژی، سلول لیتیوم یون استوانه ای 18650 مقرون به صرفه ترین باتری است و برای محاسبات تلفن همراه و سایر برنامه هایی که به هندسه بسیار نازک نیاز ندارند استفاده می شود. برای هندسه های نازک تر، یون لیتیوم منشوری بهترین سازش را بین نسبت هزینه به انرژی و فاکتور شکل ارائه می دهد.
مزایای
- چگالی انرژی بالا - پتانسیل برای ظرفیت های بالاتر.
- در زمان نو نیازی به بتونه کاری طولانی مدت ندارد. یک شارژ معمولی تمام چیزی است که لازم است.
- خود دشارژ نسبتا کم - خود تخلیه کمتر از نصف باتری های مبتنی بر نیکل است.
- تعمیر و نگهداری کم - نیازی به تخلیه دوره ای نیست. هیچ حافظه ای وجود ندارد
- سلول های تخصصی می توانند جریان بسیار بالایی را به برنامه هایی مانند ابزارهای برقی ارائه دهند.
محدودیت ها
- برای حفظ ولتاژ و جریان در محدوده ایمن به مدار حفاظتی نیاز دارد.
- با توجه به پیری، حتی در صورت عدم استفاده - نگهداری در جای خنک با 40 درصد شارژ، اثر پیری را کاهش می دهد.
- محدودیت های حمل و نقل - حمل و نقل مقادیر بیشتر ممکن است تحت کنترل نظارتی باشد. این محدودیت برای باتری های دستی شخصی اعمال نمی شود.
- گران بودن تولید - حدود 40 درصد هزینه بالاتر از نیکل کادمیوم.
- به طور کامل بالغ نشده اند - فلزات و مواد شیمیایی به طور مداوم در حال تغییر هستند.