Пионирски рад на литијумским батеријама почео је 1912. под Г. Н. Луисом, али тек раних 1970-их прве непуњиве литијумске батерије почеле су комерцијалну употребу. Литијум је најлакши од свих метала, пружа највећи електрохемијски потенцијал и највећу густину енергије по тежини.
Покушаји да се развију пуњиве литијумске батерије нису успели због безбедносних проблема. Истраживања су се окренула употреби литијум јона уместо металног литијума у неметалним литијумским батеријама због инхерентне нестабилности литијум метала, посебно током пуњења. Иако је густина енергије била нешто нижа од литијум метала, литијум јони су безбедни све док се предузму одређене мере предострожности током пуњења и пражњења. Године 1991. Сони је комерцијализовао прву литијум-јонску батерију. Други произвођачи су следили овај пример.
Литијум јон обично има двоструко већу густину енергије од стандардног никл-кадмијума. Има потенцијал за још већу густину енергије. Његове карактеристике пражњења су прилично добре, а у пражњењу се понаша слично као и никл-кадмијум. Висок напон батерије од 3,6 волти омогућава дизајн батеријског пакета који користи само једну ћелију. Већина данашњих мобилних телефона ради на једној батерији. Паковање на бази никла би захтевало три ћелије од 12- волта повезане у серију.
Литијум-јонска батерија је батерија са мало одржавања, предност коју већина других хемија не може да захтева. Нема меморије и није потребно планирано бициклирање да би се продужио век батерије. Поред тога, самопражњење је мање од половине у поређењу са никл-кадмијумом, што чини литијум-јонским веома погодним за модерне апликације мерача горива. Литијум-јонске ћелије наносе мало штете када се одложе.
Упркос укупним предностима литијум-јона, он има своје недостатке. Крхка је и захтева заштитно коло да би се одржао безбедан рад. Уграђено у сваки пакет, заштитно коло ограничава вршни напон сваке ћелије током пуњења и спречава да напон ћелије падне пренизак при пражњењу. Поред тога, заштитни круг прати температуру батерије како би спречио екстреме. Већина паковања је оцењена на 1Ц до 2Ц, при чему је 1Ц једнак називном капацитету батерије за један сат. Таква заштита повећава трошкове производње.
Старење представља забринутост за већину литијум-јонских батерија и многи произвођачи ћуте о овом питању. После годину дана, батерија губи отприлике 20 процената свог капацитета годишње, независно од тога да ли се батерија користи или не. Старење се дешава брже на вишим температурама. Чување на хладном месту успорава процес старења литијум-јона (и других хемија). Произвођачи препоручују складиштење на 15 степени (59 степени Ф). Поред тога, батерију треба делимично напунити током складиштења, са препорученом вредношћу пуњења од 40 процената.
У односу на цену у односу на густину енергије, цилиндрична литијум-јонска ћелија 18650 је најекономичнија батерија и користи се за мобилно рачунарство и друге апликације које не захтевају ултра-танку геометрију. За тање геометрије, призматични литијум јон нуди најбољи компромис између односа цене и енергије и фактора форме.
Предности
- Велика густина енергије - потенцијал за још веће капацитете.
- Није потребно дуготрајно прајмерисање када је ново. Једно редовно пуњење је све што је потребно.
- Релативно ниско самопражњење – самопражњење је мање од половине у односу на батерије на бази никла.
- Ниско одржавање - није потребно периодично пражњење; нема сећања.
- Специјалне ћелије могу да обезбеде веома високу струју за апликације као што су електрични алати.
Ограничења
- Захтева заштитно коло за одржавање напона и струје у сигурним границама.
- Подложно старењу, чак и ако се не користи - складиштење на хладном месту са 40% напуњености смањује ефекат старења.
- Ограничења у транспорту – отпрема већих количина може бити предмет регулаторне контроле. Ово ограничење се не односи на батерије за лични ручни пртљаг.
- Скупо за производњу - око 40 процената виша цена од никл-кадмијума.
- Није у потпуности зрело - метали и хемикалије се стално мењају.