Průkopnická práce lithiových baterií začala v roce 1912 za GN Lewise, ale teprve na počátku 70. let se začaly komerčně používat první nenabíjecí lithiové baterie. Lithium je nejlehčí ze všech kovů, poskytuje největší elektrochemický potenciál a nejvyšší hmotnostní hustotu energie.
Pokusy o vývoj dobíjecích lithiových baterií selhaly kvůli bezpečnostním problémům. Výzkum se obrátil k použití iontů lithia místo kovového lithia v nekovových lithiových bateriích kvůli inherentní nestabilitě kovového lithia, zejména během nabíjení. Přestože hustota energie byla o něco nižší než u kovového lithia, ionty lithia jsou bezpečné, pokud jsou během nabíjení a vybíjení přijata určitá opatření. V roce 1991 společnost Sony uvedla na trh první lithium-iontovou baterii. Ostatní výrobci následovali.
Lithiový iont má obvykle dvojnásobnou hustotu energie než standardní nikl-kadmium. Má potenciál pro ještě vyšší hustotu energie. Jeho vybíjecí vlastnosti jsou docela dobré a ve výboji se chová podobně jako nikl-kadmium. Vysoké napětí baterie 3,6 V umožňuje konstrukci bateriových sad využívajících pouze jeden článek. Většina dnešních mobilních telefonů běží na jednu baterii. Sada na bázi niklu by vyžadovala tři 1,{6}}voltové články zapojené do série.
Lithium-iontová baterie je baterie s nízkou údržbou, což je výhoda, kterou si většina jiných chemických podniků nemůže nárokovat. Neexistuje žádná paměť a není nutné žádné plánované cyklování, aby se prodloužila životnost baterie. Kromě toho je samovybíjení méně než poloviční ve srovnání s nikl-kadmiem, díky čemuž se lithium-ionty dobře hodí pro moderní aplikace palivoměru. Lithium-iontové články způsobují při likvidaci malé škody.
Navzdory celkovým výhodám lithium-iontu má i své nevýhody. Je křehký a pro zachování bezpečného provozu vyžaduje ochranný obvod. Ochranný obvod vestavěný do každé sady omezuje špičkové napětí každého článku během nabíjení a zabraňuje přílišnému poklesu napětí článku při vybíjení. Kromě toho ochranný obvod monitoruje teplotu baterie, aby se zabránilo extrémům. Většina baterií je dimenzována na 1C až 2C, přičemž 1C se rovná jmenovité kapacitě baterie za jednu hodinu. Taková ochrana zvyšuje výrobní náklady.
Stárnutí je problémem většiny lithium-iontových baterií a mnoho výrobců o tomto problému mlčí. Po jednom roce baterie ztrácí zhruba 20 procent své kapacity za rok bez ohledu na to, zda je baterie používána či nikoli. Při vyšších teplotách dochází k rychlejšímu stárnutí. Skladování na chladném místě zpomaluje proces stárnutí lithium-iontů (a dalších chemických látek). Výrobci doporučují skladování při teplotě 15 stupňů (59 stupňů F). Při skladování by navíc měla být baterie částečně nabitá, doporučená hodnota nabití je 40 procent.
Z hlediska ceny a hustoty energie je válcový lithium-iontový článek 18650 nejekonomičtější baterií a používá se pro mobilní výpočetní techniku a další aplikace, které nevyžadují ultratenkou geometrii. Pro tenčí geometrie nabízí prizmatický lithium-iont nejlepší kompromis mezi poměrem ceny a energie a tvarovým faktorem.
Výhody
- Vysoká hustota energie – potenciál pro ještě vyšší kapacity.
- Když je nový, nepotřebuje dlouhé základní nátěry. Stačí jedno pravidelné nabití.
- Relativně nízké samovybíjení – samovybíjení je méně než poloviční než u baterií na bázi niklu.
- Nízká údržba – není potřeba žádné pravidelné vybíjení; není žádná paměť.
- Speciální články mohou poskytovat velmi vysoký proud aplikacím, jako je elektrické nářadí.
Omezení
- Vyžaduje ochranný obvod pro udržení napětí a proudu v bezpečných mezích.
- Podléhá stárnutí, i když se nepoužívá - skladování na chladném místě při 40% nabití snižuje účinek stárnutí.
- Přepravní omezení – zásilka většího množství může podléhat regulační kontrole. Toto omezení se nevztahuje na osobní příruční baterie.
- Drahé na výrobu - asi o 40 procent vyšší náklady než nikl-kadmium.
- Ne zcela vyzrálé - kovy a chemikálie se neustále mění.