Pionirsko delo na področju litijevih baterij se je začelo leta 1912 pod vodstvom GN Lewisa, vendar so prve litijeve baterije, ki jih ni mogoče polniti, začele komercialno uporabljati šele v zgodnjih sedemdesetih letih. Litij je najlažja od vseh kovin, zagotavlja največji elektrokemični potencial in največjo energijsko gostoto glede na maso.
Poskusi razvoja polnilnih litijevih baterij niso uspeli zaradi varnostnih težav. Raziskave so se obrnile na uporabo litijevih ionov namesto kovinskega litija v nekovinskih litijevih baterijah zaradi inherentne nestabilnosti kovinskega litija, zlasti med polnjenjem. Čeprav je bila gostota energije nekoliko nižja od kovinskega litija, so litijevi ioni varni, če med polnjenjem in praznjenjem upoštevamo določene varnostne ukrepe. Leta 1991 je Sony komercializiral prvo litij-ionsko baterijo. Drugi proizvajalci so sledili temu.
Litijev ion ima običajno dvakrat večjo energijsko gostoto kot standardni nikelj-kadmij. Ima potencial za še večjo energijsko gostoto. Njegove lastnosti praznjenja so precej dobre, pri praznjenju pa deluje podobno kot nikelj-kadmij. Visoka napetost akumulatorja 3,6 voltov omogoča zasnovo baterijskih paketov z uporabo samo ene celice. Večina današnjih mobilnih telefonov deluje na eno baterijo. Paket na osnovi niklja bi zahteval tri zaporedno povezane celice 1.2-V.
Litij-ionska baterija je baterija, ki zahteva malo vzdrževanja, kar je prednost, ki je večina drugih kemikalij ne more zahtevati. Ni pomnilnika in za podaljšanje življenjske dobe baterije ni potrebno načrtovano cikliranje. Poleg tega je samopraznjenje manj kot polovično v primerjavi z nikelj-kadmijevim, zaradi česar je litij-ion zelo primeren za sodobne aplikacije merilnikov goriva. Litij-ionske celice pri odlaganju povzročajo malo škode.
Kljub splošnim prednostim litij-ionskega ima svoje pomanjkljivosti. Je krhek in za varno delovanje potrebuje zaščitno vezje. Zaščitno vezje, vgrajeno v vsak paket, omejuje najvišjo napetost vsake celice med polnjenjem in preprečuje, da bi napetost celice pri praznjenju padla prenizko. Poleg tega zaščitno vezje spremlja temperaturo akumulatorja, da prepreči ekstreme. Večina paketov je ocenjena na 1C do 2C, pri čemer je 1C enak nazivni zmogljivosti baterije v eni uri. Takšna zaščita poveča proizvodne stroške.
Staranje je zaskrbljujoče pri večini litij-ionskih baterij in mnogi proizvajalci o tem molčijo. Po enem letu baterija izgubi približno 20 odstotkov svoje zmogljivosti na leto, ne glede na to, ali se baterija uporablja ali ne. Staranje poteka hitreje pri višjih temperaturah. Shranjevanje na hladnem upočasni proces staranja litij-ionskih (in drugih kemikalij). Proizvajalci priporočajo shranjevanje pri 15 stopinjah (59 stopinj F). Poleg tega naj bo baterija med shranjevanjem delno napolnjena, priporočena vrednost napolnjenosti je 40 odstotkov.
Glede na ceno v primerjavi z gostoto energije je cilindrična litij-ionska celica 18650 najbolj ekonomična baterija in se uporablja za mobilno računalništvo in druge aplikacije, ki ne zahtevajo ultratanke geometrije. Pri tanjših geometrijah nudi prizmatični litij-ion najboljši kompromis med razmerjem med ceno in energijo ter faktorjem oblike.
Prednosti
- Visoka energijska gostota – potencial za še večje zmogljivosti.
- Ko je nov, ne potrebuje dolgotrajnega premazovanja. Eno redno polnjenje je vse, kar potrebujete.
- Relativno nizko samopraznjenje - samopraznjenje je manj kot polovica baterije na osnovi niklja.
- Majhno vzdrževanje - ni potrebno redno praznjenje; ni spomina.
- Posebne celice lahko zagotovijo zelo visok tok za aplikacije, kot so električna orodja.
Omejitve
- Zahteva zaščitno vezje za vzdrževanje napetosti in toka v varnih mejah.
- Podvržen staranju, tudi če ni v uporabi - shranjevanje na hladnem pri 40% napolnjenosti zmanjša učinek staranja.
- Omejitve prevoza - pošiljke večjih količin so lahko predmet regulativnega nadzora. Ta omejitev ne velja za osebne ročne baterije.
- Izdelava je draga – približno 40 odstotkov višja kot cena nikelj-kadmija.
- Ni popolnoma zrel - kovine in kemikalije se nenehno spreminjajo.